glukoneogenézy

Glukoneogenéza je syntéza glukózy z ne-sacharidových produktov. Takéto produkty alebo metabolity sú predovšetkým kyselina mliečna a pyrohroznová, takzvané glykogénne aminokyseliny, glycerol a množstvo ďalších zlúčenín. Inými slovami, prekurzory glukózy v glukoneogenéze môžu byť pyruvát alebo akákoľvek zlúčenina, ktorá sa konvertuje na pyruvát v priebehu katabolizmu alebo jedného z medziproduktov cyklu trikarboxylovej kyseliny.

U stavovcov je glukoneogenéza najintenzívnejšia v bunkách pečene a obličiek (v kortikálnej substancii).

Väčšina štádií glukoneogenézy je reverzná glykolýza. Len 3 glykolytické reakcie (hexokináza, fosfo-fruktokináza a pyruvátkináza) sú ireverzibilné, preto sa v procese glukoneogenézy používajú ďalšie 3 enzýmy. Zvážte cestu syntézy glukózy z pyruvátu.

Tvorba fosfoenolpyruvátu z pyruvátu. Syntéza fosfoenolpyruvátu sa uskutočňuje v niekoľkých stupňoch. Spočiatku pyruvate pod vplyvom pyruvátkarboxylázy a za účasti CO₂ a ATP je karboxylovaný za vzniku oxaloacetátu:

V dôsledku dekarboxylácie a fosforylácie pod vplyvom enzýmu fosfoenolpyruvátkarboxyláza sa oxaloacetát premení na fosfoenolpyruvát. Donorom fosfátového zvyšku v reakcii je guanozíntrifosfát (GTP):

Bolo zistené, že cytosol a mitochondriálne enzýmy sa podieľajú na tvorbe fosfoenolpyruvátu.

Prvá fáza syntézy prebieha v mitochondriách (Obr. 10.6). Pyruvátkarboxylázou, ktorá katalyzuje túto reakciu, je alosterický mitochondriálny enzým. Acetyl-CoA sa vyžaduje ako alosterický aktivátor tohto enzýmu. Mitochondriálna membrána je pre výsledný oxaloacetát nepriepustná. Ten je tu, v mitochondriách, obnovený do malátu:

Reakcia prebieha za účasti mitochondriálnej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy. V mitochondriách je pomer NADH / NAD + relatívne vysoký, a preto sa intramitochondriálny oxaloacetát ľahko obnovuje na malát, ktorý ľahko opustí mitochondrie cez mitochondriálnu membránu. V cytosóle je pomer NADH / NAD + veľmi nízky a malát sa opäť oxiduje za účasti cytoplazmatickej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy:

Ďalšia konverzia oxaloacetátu na fosfoenolpyruvát sa uskutočňuje v cytosóle bunky.

Transformácia fruktóza-l, 6-bisfosfátu na fruktóza-6-fosfát. Výsledkom série reverzibilných glykolytických reakcií sa fosfoenolpyruvát vytvorený z pyruvátu zmení na fruktóza-l, 6-bisfosfát. Potom nasleduje fosfofruktokinázová reakcia, ktorá je ireverzibilná. Glukoneogenéza obchádza túto endergonickú reakciu. Konverzia fruktóza-1,6-bis-fosfátu na fruktóza-6-fosfát je katalyzovaná špecifickou fosfatázou:

Obr. 10.6. Tvorba fosfoenolpyruvátu z pyruvátu. 1 - pyruvátkarboxyláza; 2-malátdehydrogenázu (mitochondriálna); 3-malátdehydrogenázu (cytoplazmatickú); 4 - fosfoenolpyruvát-karboxykináza.

Obr. 10.7. Glykolýza a glukoneogenéza. Červené šípky označujú „bypassové“ cesty glukoneogenézy v biosyntéze glukózy z pyruvátu a laktátu; čísla v kruhoch označujú zodpovedajúci stupeň glykolýzy.

Tvorba glukózy z glukóza-6-fosfátu. V následnom reverzibilnom štádiu biosyntézy glukózy sa fruktóza-6-fosfát konvertuje na glukóza-6-fosfát. Ten môže byť defosforylovaný (t.j. reakcia obchádza reakciu hexokinázy) pod vplyvom enzýmu glukóza-6-fosfatáza:

Na obr. 10.7 predstavuje „bypassové“ reakcie glukoneogenézy v biosyntéze glukózy z pyruvátu a laktátu.

Regulácia glukoneogenézy. Dôležitým bodom pri regulácii glukoneogenézy je reakcia katalyzovaná pyruvátkarboxylázou. Úloha pozitívneho alosterického modulátora tohto enzýmu sa vykonáva acetyl-CoA. V neprítomnosti acetyl-CoA je enzým takmer úplne bez aktivity. Keď sa v bunke akumuluje mitochondriálna acetyl-CoA, zvyšuje sa biosyntéza glukózy z pyruvátu. Je známe, že acetyl-CoA je súčasne negatívnym modulátorom komplexu pyruvát dehydrogenázy (pozri nižšie). V dôsledku toho akumulácia acetyl CoA spomaľuje oxidačnú dekarboxyláciu pyruvátu, čo tiež prispieva k premene posledne uvedeného na glukózu.

Ďalším dôležitým bodom v regulácii glukoneogenézy je reakcia katalyzovaná fruktóza-1,6-bisfosfatázou, enzýmom, ktorý je inhibovaný AMP. AMP má opačný účinok na fosfofruktokinázu, to znamená, že pre tento enzým ide o alosterický aktivátor. Pri nízkych koncentráciách AMP a vysokých hladinách ATP sa stimuluje glukoneogenéza. Naopak, keď je pomer ATP / AMP malý, v bunke sa pozoruje štiepenie glukózy.

V roku 1980 skupina belgických výskumníkov (G. Hers a ďalší) objavila fruktóza-2,6-bisfosfát v pečeňovom tkanive, ktoré je silným regulátorom aktivity dvoch uvedených enzýmov:

Fruktózový 2,6-bisfosfát aktivuje fosfofruktokinázu a inhibuje fruktóza-l, 6-bisfosfatázu. Zvýšenie hladiny fruktóza-2,6-bis-fosfátu v bunke prispieva k zvýšeniu glykolýzy a zníženiu rýchlosti glukoneogenézy. Znížením koncentrácie fruktóza-2,6-bisfosfátu je pravdou opak.

Zistilo sa, že biosyntéza fruktóza-2,6-bisfosfátu pochádza z fruktóza-6-fosfátu za účasti ATP a rozkladá sa na fruktóza-6-fosfát a anorganický fosfát. Biosyntéza a rozklad fruktóza-2,6-bis-fosfátu je katalyzovaná rovnakým enzýmom, t.j. Tento enzým je bifunkčný, má fosfokinázovú aj fosfatázovú aktivitu:

Tiež sa ukázalo, že bifunkčný enzým je zase regulovaný fosforyláciou závislou od cAMP. Fosforylácia vedie k zvýšeniu fosfatázovej aktivity a zníženiu fosfo-kinázovej aktivity bifunkčného enzýmu. Tento mechanizmus vysvetľuje rýchly účinok hormónov, najmä glukagónu, na hladinu 2,6-bisfosfátu fruktózy v bunke (pozri kapitolu 16).

Aktivita bifunkčného enzýmu je tiež regulovaná určitými metabolitmi, medzi ktorými má najväčší význam glycrolol-3-fosfát. Účinok glycerol-3-fosfátu na enzým v jeho smere je podobný účinku, ktorý je pozorovaný, keď je fosforylovaný cAMP-dependentnými proteínkinázami.

V súčasnosti sa fruktóza-2,6-bisfosfát okrem pečene nachádza aj v iných orgánoch a tkanivách zvierat, ako aj v rastlinách a mikroorganizmoch.

Ukázalo sa, že glukoneogenéza môže byť regulovaná aj nepriamo, t.j. prostredníctvom zmeny aktivity enzýmu, ktorý nie je priamo zapojený do syntézy glukózy. Zistilo sa teda, že enzým glykolýza pyruvatkinázy existuje v 2 formách - L a M. Forma L (z angličtiny. V tkanivách schopných glukoneogenézy prevažujú pečeň - pečeň). Táto forma je inhibovaná nadbytkom ATP a niektorých aminokyselín, najmä al-Nin. M-forma (z angličtiny. Svalová svalovina) nie je predmetom takejto regulácie. Za podmienok dostatočného prívodu energie do bunky sa inhibuje L-forma pyruvátkinázy. V dôsledku inhibície sa spomaľuje glykolýza a vytvárajú sa podmienky vedúce ku glukonogegenéze.

Nakoniec je zaujímavé poznamenať, že existuje úzky vzťah medzi glykolýzou, ktorá sa intenzívne vyskytuje vo svalovom tkanive počas jeho aktívnej aktivity, a gluko-neogenéza, najmä charakteristika tkaniva pečene. S maximálnou svalovou aktivitou v dôsledku zvýšenej glykolýzy, prebytok kyseliny mliečnej difunduje do krvi a jej významná časť sa premieňa na glukózu (glukoneogenézu) v pečeni. Takáto glukóza sa potom môže použiť ako energetický substrát nevyhnutný pre aktivitu svalového tkaniva. Vzťah medzi glykolytickými procesmi vo svalovom tkanive a glukoneogenézou v pečeni môže byť reprezentovaný ako schéma:

Glukoneogenéza v pečeni

Tvorba glukózy z laktátu. Laktát vytvorený v intenzívne pracujúcich svaloch alebo v bunkách s prevládajúcou anaeróbnou metódou katabolizmu glukózy vstupuje do krvi a potom do pečene. V pečeni je pomer NADH / NAD + nižší ako v kontrakčnom svale, preto reakcia laktátdehydrogenázy prebieha v opačnom smere, t.j. k tvorbe pyruvátu z laktátu. Ďalej sa pyruvát podieľa na glukoneogenéze a výsledná glukóza vstupuje do krvi a je absorbovaná kostrovými svalmi. Táto postupnosť udalostí sa nazýva "cyklus glukóza-laktát "alebo" cyklus Corey. "

Cyklus Corey plní 2 základné funkcie: 1 - zabezpečuje využitie laktátu; 2 - zabraňuje hromadeniu laktátu av dôsledku toho aj nebezpečnému poklesu pH (laktátová acidóza). Časť pyruvátu vytvoreného z laktátu je oxidovaná pečeňou na CO₂ a H₂A. Oxidačná energia sa môže použiť na syntézu ATP, ktorá je nevyhnutná pre reakcie glukoneogenézy.

Tvorba glukózy z aminokyselín. Aminokyseliny, ktoré sa po katabolizácii premenia na pyruvát alebo metabolity citrátového cyklu, možno považovať za potenciálne prekurzory glukózy a glykogénu a nazývajú sa glykogénne. Napríklad oxa-loacetát, ktorý je tvorený kyselinou asparágovou, je medziproduktom tak citrátového cyklu, ako aj glukoneogenézy. Zo všetkých aminokyselín vstupujúcich do pečene je približne 30% alanín. Je to preto, že rozpad svalových proteínov produkuje aminokyseliny, z ktorých mnohé sú okamžite premenené na pyruvát alebo najprv na oxaloacetát a potom na pyruvát. Ten sa konvertuje na alanín, čím sa získa aminoskupina z iných aminokyselín. Alanín zo svalov je transportovaný krvou do pečene, kde je opäť premenený na pyruvát, ktorý je čiastočne oxidovaný a čiastočne začlenený do neogenézy glukózy. Preto existuje nasledujúci sled udalostí (cyklus glukóza-alanín): glukóza vo svaloch → pyruvát vo svaloch → alanín vo svaloch → alanín v pečeni → glukóza v pečeni → glukóza vo svaloch. Celý cyklus nevedie k zvýšeniu množstva glukózy vo svaloch, ale rieši problémy transportu amínového dusíka zo svalov do pečene a zabraňuje laktátovej acidóze.

Tvorba glukózy z glycerolu. Glycerol vzniká hydrolýzou triacylglycerolov, najmä v tukovom tkanive. Môžu ho používať iba tie tkanivá, ktoré majú enzým glycerolkináza, napríklad pečeň, obličky. Tento enzým závislý od ATP katalyzuje konverziu glycerolu na a-glycerofosfát (glycerol-3-fosfát). Keď je glycerol-3-fosfát zahrnutý do glukoneogenézy, je dehydratovaný NAD-dependentnou dehydrogenázou za vzniku dihydroxyacetonfosfátu, ktorý sa ďalej konvertuje na glukózu.

35.35 Myšlienka pentózo-fosfátovej dráhy glukózových transformácií. Oxidačné reakcie (do štádia ribulóza-5-fosfátu). Distribúcia a celkové výsledky tejto cesty (tvorba pentóz, NADPH a energie)

Cesta fosforečnanu pentózy, tiež nazývaný hexomonofosfátový skrat, slúži ako alternatíva oxidáciou glukóza-6-fosfátu. Cesta fosforečnanu pentózy pozostáva z 2 fáz (častí) - oxidačných a neoxidačných.

V oxidačnej fáze oxid glukóza-6-fosfát ireverzibilne oxiduje na pentóza-ribulóza-5-fosfát a vzniká redukovaný NADPH. V neoxidačnej fáze sa ribulóza-5-fosfát reverzibilne premieňa na metabolity ribózy-5-fosfátu a glykolýzy. Cesta fosforečnanu pentózy poskytuje bunkám ribózu na syntézu purínových a pyrimidínových nukleotidov a hydrogenuje koenzým NADPH, ktorý sa používa v regeneračných procesoch. Celková rovnica pentózo-fosfátovej dráhy je vyjadrená nasledovne:

3 Glukóza-6-fosfát + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 Fruktóza-6-fosfát + Glyceraldehyd-3-fosfát.

Enzýmy fosforečnanovej dráhy pentózy, ako aj enzýmy glykolýzy sú lokalizované v cytosóle. Najaktívnejšia cesta fosforečnanu pentózy sa vyskytuje v tukovom tkanive, pečeni, kôre nadobličiek, erytrocytoch, prsnej žľaze počas laktácie, semenníkov.

V oxidačnej časti fosfátovej cesty pentózyglukóza-6-fosfát podlieha oxidačnej dekarboxylácii, čo vedie k tvorbe pentóz. Tento krok zahŕňa 2 dehydrogenačné reakcie.

Prvá dehydrogenačná reakcia - konverzia glukóza-6-fosfátu na glukonolaktón-6-fosfát - je katalyzovaná NADP + závislou glukózo-6-fosfátdehydrogenázou a je sprevádzaná oxidáciou aldehydovej skupiny na prvom atóme uhlíka a tvorbou jednej redukovanej molekuly koenzýmu NADPH. Potom sa glukonolaktón-6-fosfát rýchlo premieňa na 6-fosfoglukonát za účasti enzýmu glukonolaktónhydratázy. Enzým 6-fosfoglukonát dehydrogenáza katalyzuje druhú dehydrogenačnú reakciu oxidačnej časti, počas ktorej tiež dochádza k dekarboxylácii. V tomto prípade sa uhlíkový reťazec skracuje jedným atómom uhlíka, vzniká ribulóza-5-fosfát a vzniká druhá hydrogenovaná molekula NADPH. Obnovený NADPH inhibuje prvý enzým oxidačného štádia pentózo-fosfátovej dráhy - glukóza-6-fosfátdehydrogenázy. Konverzia NADPH na oxidovaný stav NADP + vedie k slabšej inhibícii enzýmu. Zvyšuje sa rýchlosť zodpovedajúcej reakcie a vytvára sa väčšie množstvo NADPH.

Celková rovnica oxidačného stupňa pentóza fosfátcesty môžu byť reprezentované ako:

Oxidačné reakcie sú hlavným zdrojom NADPH v bunkách. Hydrogenované koenzýmy dodávajú vodík pomocou biosyntetických procesov, redoxných reakcií zahŕňajúcich ochranu buniek proti reaktívnym kyslíkovým druhom.

Oxidačný stupeň tvorby pentózy a neoxidačný stupeň (cesta návratu pentóz do hexóz) spolu tvoria cyklický proces. Takýto proces môže byť opísaný všeobecnou rovnicou:

To znamená, že 6 molekúl glukóza-5-fosfátu (pentóz) a 6 molekúl CO sa tvorí zo 6 molekúl glukózy₂. Enzýmy neoxidačnej fázy transformujú 6 molekúl ribulóza-5-fosfátu na 5 molekúl glukózy (hexóza). Keď sa tieto reakcie uskutočňujú v sekvencii, jediným užitočným produktom je NADPH, ktorý sa tvorí v oxidačnej fáze fosfátovej dráhy pentózy. Tento proces sa nazýva pentózový fosfátový cyklus. Tok fosfátového cyklu pentózy umožňuje bunkám produkovať NADPH, ktorý je nevyhnutný pre syntézu tukov bez akumulácie pentóz.

Energia uvoľnená počas rozkladu glukózy sa transformuje na energiu vysokoenergetického donora vodíka - NADPH. Hydrogenovaný NADPH slúži ako zdroj vodíka na redukčné syntézy a energia NADPH sa premieňa a ukladá v novo syntetizovaných látkach, ako sú mastné kyseliny, uvoľňovaných počas ich katabolizmu a používaných bunkami.

glukoneogenézy

Obsah

Glukoneogenéza je proces tvorby v pečeni a čiastočne v kortikálnej substancii obličiek (asi 10%) molekúl glukózy z molekúl iných organických zlúčenín - zdrojov energie, ako sú voľné aminokyseliny, kyselina mliečna, glycerol. Na glukoneogenézu sa nepoužívajú voľné mastné kyseliny cicavcov.

Stupne glukoneogenézy opakujú štádiá glykolýzy v opačnom smere a sú katalyzované rovnakými enzýmami okrem 4 reakcií:

• Konverzia pyruvátu na oxaloacetát (enzým pyruvátkarboxylázy) t
• Transformácia oxaloacetátu na fosfoenolpyruvát (enzým fosfoenolpyruvátkarboxykináza) t
• Konverzia fruktóza-1,6-difosfátu na fruktóza-6-fosfát (enzým fruktóza-1,6-difosfatáza)
• Konverzia glukóza-6-fosfátu na glukózu (enzým glukóza-6-fosfatáza)

Celková rovnica glukoneogenézy: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H20 = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Úloha v tele Edit

Pri pôste v ľudskom tele sa aktívne používajú zásoby živín (glykogén, mastné kyseliny). Rozkladajú sa na aminokyseliny, keto kyseliny a iné non-sacharidové zlúčeniny. Väčšina týchto zlúčenín sa nevylučuje z tela, ale sa recykluje. Látky sa transportujú krvou do pečene z iných tkanív a používajú sa v glukoneogenéze na syntézu glukózy - hlavného zdroja energie v tele. Keď je telo vyčerpané, glukoneogenéza je hlavným dodávateľom energetických substrátov.

Vplyv alkoholu na glukoneogenézu Edit

Pri zvažovaní glukoneogenézy z hľadiska ľudskej biológie a medicíny je potrebné si uvedomiť ďalší aspekt. Konzumácia veľkého množstva alkoholu dramaticky inhibuje glukoneogenézu v pečeni, čo vedie k nižším hladinám glukózy v krvi. Tento stav sa nazýva hypoglykémia. Tento účinok alkoholu ovplyvňuje obzvlášť prudko po ťažkej fyzickej námahe alebo na prázdny žalúdok. Ak človek pije alkohol po dlhej a tvrdej fyzickej práci, hladina glukózy v krvi môže klesnúť na 40 alebo dokonca 30% normy. Hypoglykémia nepriaznivo ovplyvňuje funkciu mozgu. Je obzvlášť nebezpečný pre tie oblasti, ktoré kontrolujú telesnú teplotu, takže napríklad pod vplyvom hypoglykémie môže telesná teplota klesnúť o 2 ° C alebo viac (pri meraní v konečníku). Ak osoba dostane taký stav, aby vypila roztok glukózy, potom sa normálna telesná teplota rýchlo zotaví. Starý zvyk, ktorý predpisoval dávať hladným alebo vyčerpaným ľuďom whisky alebo brandy tým, ktorí boli spasení na mori alebo v púšti, je fyziologicky neodôvodnený a dokonca nebezpečný; v takýchto prípadoch sa musí podať glukóza.

Glukoneogenéza, úbytok svalov a zlé hojenie rán

Glukagón začína stimulovať glukoneogenézu po asi 6 hodinách hladovania, ale intenzívna stimulácia glukoneogenézy nastáva po 32 hodinách hladovania, keď je aktivovaný hormón kortizol. Poznámka: Kortizol glukokortikosteroid hormón je katabolický steroid. Aktivuje rozpad svalových proteínov a iných tkanív na aminokyseliny, ktoré pôsobia ako prekurzory glukózy v glukoneogenéze. Svalová atrofia je nevyhnutným opatrením, ktoré sa musí prijať na poskytnutie glukózy do mozgu. Z tohto dôvodu je potrebné poskytnúť pacientom dodatočnú potravu, ktorá sa zotavuje z chirurgického zákroku alebo rozsiahlych poranení (napríklad dlhodobý stláčací syndróm alebo ťažké popáleniny). Ak pacient nedostáva dostatočné množstvo potravy, v jeho tele prevládajú katabolické procesy a dochádza k vyčerpaniu svalov a tkanív. Aby sa rany mohli hojiť, je potrebné posilniť anabolické procesy, pri ktorých je potrebné ďalšie jedlo.

Glykolýza a glukoneogenéza sa vzájomne dopĺňajú

Pretože syntéza a oxidácia glukózy sú mimoriadne dôležité pre existenciu bunky (glykolýza) a celého organizmu (glukoneogenéza), regulácia týchto procesov spĺňa požiadavky orgánov a tkanív za rôznych podmienok existencie.

Pretože glykolytická oxidácia glukózy

• je spôsob získania energie v aeróbnych a anaeróbnych podmienkach, nepretržite sa vyskytuje vo všetkých bunkách a, samozrejme, musí a musí byť aktivovaný, keď bunka pracuje efektívnejšie, napríklad kontrakcia myocytov, pohyb neutrofilov;
• Ak sa na syntézu tukov v hepatocytoch a adipocytoch použije glycerol a acetyl-ScoA, táto oxidácia sa aktivuje s prebytkom glukózy v týchto bunkách.

Glukoneogenéza, ako je tvorba glukózy v pečeni z nekarbohydrátových zdrojov, je nevyhnutná:

• počas hypoglykémie pri svalovej záťaži - syntéze glukózy z kyseliny mliečnej, pochádzajúcej z pracovných svalov az glycerolu, vytvoreného počas mobilizácie tuku;
• s hypoglykémiou s krátkym hladovaním (do 24 hodín) - syntéza hlavne z kyseliny mliečnej, kontinuálne vstupujúca do pečene z erytrocytov,
• s hypoglykémiou počas dlhodobého pôstu - hlavne syntéza z aminokyselín vytvorených počas katabolizmu proteínov, ako aj z kyseliny mliečnej a glycerínu.

Glukoneogenéza, prebiehajúca v pečeni, teda poskytuje všetkým ostatným bunkám a orgánom (červené krvinky, nervové tkanivo, svaly atď.) Glukózu, v ktorej sú aktívne procesy, ktoré vyžadujú glukózu. Vstup glukózy do týchto buniek je tiež nevyhnutný na udržanie koncentrácie oxaloacetátu a na zaistenie spaľovania v TCA acetyl-SKOA odvodenej z telies mastných kyselín alebo ketónov.

Všeobecne možno rozlišovať dva spôsoby regulácie glykolýzy a glukoneogenézy: hormonálne s účasťou hormónov a metabolické, t.j. použitím medziproduktov alebo finálnych produktov metabolizmu glukózy.

Existujú tri hlavné oblasti, v ktorých sú tieto procesy regulované:

• prvá glykolytická reakcia,
• tretej reakcie glykolýzy a reverzibilnej reakcie na ňu,
• desiaty glykolytickú reakciu a reverzibilnú.

Regulácia glukoneogenézy

Hormonálna aktivácia glukoneogenézy sa uskutočňuje glukokortikoidmi, ktoré zvyšujú syntézu pyruvátkarboxylázy, fosfoenolpyruvátkarboxykinázy, fruktóza-1,6-difosfatázy. Glukagón stimuluje rovnaké enzýmy prostredníctvom mechanizmu adenylátcyklázy fosforyláciou.

Energia pre glukoneogenézu pochádza z β-oxidácie mastných kyselín. Konečný produkt tejto oxidácie, acetyl-SCAA, alostericky stimuluje aktivitu prvého enzýmu glukoneogenézy, pyruvátkarboxylázy. Okrem toho sa stimuluje fruktóza-1,6-difosfatáza za účasti ATP.

Hormonálne a metabolické faktory, ktoré regulujú glykolýzu a glukoneogenézu

Regulácia glykolýzy

Hormonálna regulácia

V pečeni je glykolýza stimulovaná inzulínom, čo zvyšuje počet kľúčových enzýmov glykolýzy (hexokináza, fosfofruktokináza, pyruvát kináza).

V pečeni je aktivita glukokinázy, okrem inzulínu, regulovaná inými hormónmi:

• aktivácia je spôsobená anónovými jadrami,
• ich aktivita potláča glukokortikoidy a estrogény.

V iných tkanivách je aktivita hexokináz

• rastie hormónmi štítnej žľazy,
• znížené o glukokortikoidy a somatotropín.

Metabolická regulácia

Hexokináza nebepatických buniek je inhibovaná produktom vlastnej reakcie, glukóza-6-fosfátom.

fosfofruktokináza:

• aktivovaný AMP a jeho vlastný substrát (fruktóza-6-fosfát), t
• inhibovaný - ATP, kyselina citrónová, mastné kyseliny.

Pyruvátkináza je aktivovaná fruktóza-1,6-difosfátom (priama pozitívna regulácia).

Molekuly AMP, stimulujúce glykolýzu, sa tvoria v reakcii adenylátkinázy, ktorá sa aktivuje, keď sa objaví nadbytok ADP. Zvlášť živo sa hodnota takejto regulácie prejavuje v svalovej práci:

glukoneogenézy

Glukoneogenéza je proces tvorby v pečeni a čiastočne v kortikálnej substancii obličiek (asi 10%) molekúl glukózy z molekúl iných organických zlúčenín - zdrojov energie, ako sú voľné aminokyseliny, kyselina mliečna, glycerol. Na glukoneogenézu sa nepoužívajú voľné mastné kyseliny cicavcov.

Obsah

Fázy glukoneogenézy

Stupne glukoneogenézy opakujú štádiá glykolýzy v opačnom smere a sú katalyzované rovnakými enzýmami okrem 4 reakcií:

1. Konverzia pyruvátu na oxaloacetát (enzým pyruvátkarboxylázy) t
2. Transformácia oxaloacetátu na fosfoenolpyruvát (enzým fosfoenolpyruvátkarboxykináza) t
3. Konverzia fruktóza-1,6-difosfátu na fruktóza-6-fosfát (enzým fruktóza-1,6-difosfatáza)
4. Konverzia glukóza-6-fosfátu na glukózu (enzým glukóza-6-fosfatáza)

Celková rovnica glukoneogenézy: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n [1].

Úloha v tele

Pri pôste v ľudskom tele sa aktívne používajú zásoby živín (glykogén, mastné kyseliny). Rozkladajú sa na aminokyseliny, keto kyseliny a iné non-sacharidové zlúčeniny. Väčšina týchto zlúčenín sa nevylučuje z tela, ale sa recykluje. Látky sa transportujú krvou do pečene z iných tkanív a používajú sa v glukoneogenéze na syntézu glukózy - hlavného zdroja energie v tele. Keď je telo vyčerpané, glukoneogenéza je hlavným dodávateľom energetických substrátov.

poznámky

1. ↑ Vizuálna biochémia. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, str

referencie

• Nájsť a usporiadať vo forme poznámok pod čiarou odkazy na renomované zdroje potvrdzujúce písomné.
• Doplňte článok (článok je príliš krátky alebo obsahuje iba definíciu slovníka).

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo "Glukoneogenéza" v iných slovníkoch:

glukoneogenéza - glukoneogenéza... Odkaz na ortografický slovník

GLUCONEOGENÉZA - proces tvorby glukózy v tele zvieraťa (najmä v pečeni) z bielkovín, tukov a iných látok iných ako sacharidy, napr. Z glycerínu...

GLUCONEOGÉNIA - biochem. tvorby glukózy z prekurzorov iných ako sacharidov. Spoločným centrom, spôsobom G. v živých organizmoch je biosyntéza glukózy z pyruvátu na pyruvát. Všeobecná rovnica G: 2 pyruvate + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Biologický encyklopedický slovník

glukoneogenéza - pozri glukogenézu. (Zdroj: „Mikrobiológia: Slovník pojmov“, N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Mikrobiologický slovník

glukoneogenéza - n., počet synonym: 1 • reakcia (33) ASIS Synonymický slovník. VN Trishin. 2013... Synonymá slovník

glukoneogenéza - biosyntéza glukózy, prebieha podobne ako glykolýza, ale v opačnom smere... Stručný slovník biochemických pojmov

Glukoneogenéza - biosyntéza glukózy z prekurzorov non-sacharidového typu, ako sú pyruváty, aminokyseliny, glycerín [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Biotechnologické témy EN glukoneogenéza... Referenčná príručka technického prekladateľa

Glukoneogenéza je proces tvorby glukózy v tele zvieraťa (najmä v pečeni) z proteínov, tukov a iných látok (nie zo sacharidov), napríklad z glycerolu. * * * GLUCONEOGENÉZA GLUCONEOGÉNIA, proces tvorby glukózy v tele zvierat...... Encyklopédia slovník

GLUCONEOGENÉZA - (z gréčtiny. Glykys sladká, neosová a genéza, rodokmeň), syntéza monosacharidov (Ch. Arg. Glukóza) z nekarbohydrátových prekurzorov, ktoré sa vyskytujú v živých bunkách pôsobením enzýmov. G. vykonáva v opačnom smere...... Chemická encyklopédia

GLUCONEOGENÉZA - proces tvorby glukózy v živočíšnom organizme (najmä v pečeni) napríklad z proteínov, tukov atď. (Nie zo sacharidov). z glycerínu. Kakaovník: prúdiaci samec a samica (vyššie)... Prírodné vedy. Encyklopédický slovník

Glukoneogenézy. Úloha pečene v metabolizme sacharidov;

Uvoľňovanie ATP pri aeróbnom rozklade glukózy.

Tvorba ATP počas glykolýzy môže prebiehať dvoma spôsobmi:

1. Fosforylácia substrátu, keď je syntéza ATP z ADP a H₃RO₄ používa sa energia makroergickej väzby substrátu.

2. Oxidačná fosforylácia v dôsledku prenosu elektrónov a protónov pozdĺž CPE (tkanivové dýchacie komplexy).

Za aeróbnych podmienok sú 2 molekuly NADH → respiračného reťazca „zachránené“ a tvoria 3,2 = 6 ATP molekúl. (Oxidačný NADH dýchací reťazec má 3 fosforylačné body - I, III, IV. Komplexy dýchacieho reťazca na molekulu O₂ - 3 molekuly H₃RO₄. (P / O = 3) je fosforylačný koeficient, berúc do úvahy 2 ATP molekuly syntetizované vo fosforylačných reakciách do štádia tvorby pyruvátu, v prvom stupni dostávame 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Ak sú substráty závislé od FAD oxidované v respiračnom reťazci, zostávajú body konjugácie 2: III a IV komplexy (P / O = 2) na molekulu O₂ - 2 molekuly H₃RO₄.

Takže v tretej fáze, vďaka donoru vodíka a správnej energetickej funkcii Krebsovho cyklu, dostávame 24 ATP.

Celkovo vo všetkých troch stupňoch aeróbnej oxidácie 1 mólu glukózy získame 38 mólov ATP.

Celková energia rozkladu glukózy je 2880 kJ / mol. Voľná ​​energia hydrolýzy vysokoenergetickej ATP väzby je 50 kJ / mol. Na syntézu ATP v oxidácii glukózy sa používa 38,50 = 1900 kJ, čo je 65% celkovej energie rozkladu glukózy. Toto je maximálna možná energetická účinnosť glukózy.

Hodnota anaeróbnej glykolýzy.

Anaeróbna glykolýza, napriek malému energetickému efektu, je hlavným zdrojom energie pre kostrové svaly v počiatočnom období intenzívnej práce, t. v podmienkach, kde je obmedzená dodávka kyslíka.

Okrem toho, zrelé červené krvinky extrahujú energiu anaeróbnou oxidáciou glukózy, pretože nemajú mitochondrie.

Glukoneogenéza je syntéza glukózy z ne-sacharidových látok.

Hlavné substráty glukoneogenézy:

Laktát je produktom anaeróbnej glykolýzy v erytrocytoch a pracovných svaloch, neustále sa používa pri glukoneogenéze.

Glycerín sa uvoľňuje počas hydrolýzy tukov alebo počas cvičenia.

Aminokyseliny - vznikajú pri rozpade svalových proteínov a sú zahrnuté do glukoneogenézy pri dlhodobej svalovej alebo dlhodobej svalovej práci.

Substráty Krebsovho cyklu

Mastné kyseliny nemôžu slúžiť ako zdroj glukózy.

Schéma zahrnutia substrátov do glukoneogenézy.

Glukoneogenéza poskytuje telu potrebu glukózy v prípadoch, keď zníženie glukózy nie je kompenzované glykogénom pečene. Napríklad: s relatívne dlhým pôstom alebo ostrým obmedzením sacharidov v strave.

Udržiavanie hladín glukózy v krvi počas dlhodobého pôstu a intenzívnej fyzickej námahy. Za anaeróbnych podmienok používajú svaly na energetické potreby len glukózu;

Neustály prísun glukózy ako zdroja energie je absolútne nevyhnutný pre nervové tkanivo (mozog) a červené krvinky.

Glukóza je tiež nevyhnutná na to, aby tukové tkanivo syntetizovalo glycerol, neoddeliteľnú súčasť lipidov.

Proces glukoneogenézy sa vyskytuje hlavne v pečeni a menej intenzívna v kortikálnej substancii obličiek, ako aj v črevnej sliznici.

Reakcie glykolýzy prebiehajú v cytosóle a časť reakcií glukoneogenézy prebieha v mitochondriách.

Zahrnutie rôznych substrátov do glykoneogenézy závisí od fyziologického stavu tela.

Celková rovnica glukoneogenézy:

Najvýznamnejšia tvorba glukózy, predovšetkým z pyruvátu, pretože sa ľahko premieňa na hlavnú glykogénnu aminokyselinu - alanín, ako aj kyselinu mliečnu, ktorá pôsobí vo veľkých množstvách do krvi zo svalov po cvičení v pečeni pod vplyvom LDH oxiduje na pyruvát. V procese katabolizmu substrátov Krebsovho cyklu vzniká oxaloacetát, ktorý je tiež zahrnutý v reakcii glukoneogenézy.

Hlavné štádiá glukoneogenézy sa zhodujú s glykolýzovými reakciami a sú katalyzované rovnakými enzýmami, iba v opačnom smere.

Existuje však veľmi dôležitá vlastnosť vzhľadom na skutočnosť, že 3 reakcie v glykolýze katalyzované kinázami: hexokinázou, fosfofruktokinázou a pyruvátkinázou sú ireverzibilné. Tieto bariéry sa pri glukoneogenéze obchádzajú špeciálnymi reakciami.

Zvážte reakcie na glukoneogenézu, ktoré sa odlišujú od glykolýzových reakcií a vyskytujú sa pri glukoneogenéze inými enzýmami.

1. Tvorba fosfoenolpyruvátu z pyruvátu (obídenie reakcie pyruvátkinázy).

Reakcia je katalyzovaná dvoma enzýmami: pyruvátkarboxylázou a fosfoenolpyruvátkarboxykinázou.

Prvá reakcia prebieha v mitochondriách. Enzým - pyruvátkarboxyláza je závislá od biotínu (karboxylačné reakcie v bunkách prebiehajú za účasti vitamínu H):

Pyruvát + CO₂ + ATP + H₂O pyruvátkarboxyláze oxaloacetát (SCHUK) + ADP + H₃RO₄

Reakcia prebieha s použitím ATP.

Potom do reakcie vstúpi druhý vlastný enzým glukoneogenézy, fosfoenolpyruvátkarboxykináza, reakcia prebieha v cytosóle:

SchUK + GTP fosfoenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpyruvát + S₂ + GDF

V tejto reakcii je tvorba mactoergickej väzby fosfoenolpyruvátu spôsobená energiou GTP, pričom dochádza k dekarboxylácii oxaloacetátu.

Nasledujú glykolytické reakcie v opačnom smere, ako je štádium tvorby fruktózy-1,6-difosfátu.

1. Hydrolýza fruktóza-1,6-difosfátu (obídenie fosfofruktokinázovej reakcie).

Fruktóza-1,6-difosfát + H₂O Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-fosfát + N₃RO₄

1. Hydrolýza fruktóza-6-fosfátu (obídenie reakcie hexokinázy)

Enzým - fosfatáza glukóza-6-fosfát - fosfohexoizomeráza.

Glukóza-6-fosfát + N₂O glukóza-6-fosfatáze Glukóza + N₃RO₄

Voľná ​​glukóza, ktorá vzniká počas tejto reakcie, pochádza z pečene do krvného obehu a je využívaná tkanivami.

Energetická bilancia glukoneogenézy z pyruvátu: 6 mol ATP sa spotrebuje na syntézu 1 mólu glukózy a 2 móly pyruvátu.

dôležitý glukoneogenéza z glycerínu a aminokyseliny.

Počas hladovania, keď sú mastné kyseliny silne spotrebované ako zdroje energie, glycerín je produkovaný vo veľkých množstvách, ktoré sú aktivované ATP pod vplyvom glycerokinázy, konvertujú sa na a-glycerofosfát a potom oxidované glycerofosfát dehydrogenázou na fosfodiesteracetón - glykolýzový substrát.

Ďalej, fosfodiesioxyacetón sa používa pri syntéze glukózy, t.j. pri glukoneogenéze.

Glukoneogenéza z laktátu.

Laktát vytvorený počas aeróbnej glykolýzy sa premieňa na pyruvát v pečeni a laktát vytvorený v intenzívne pracujúcich svaloch vstupuje do krvi a potom do pečene a LDH, ktorý je súčasťou glukoneogenézy, sa premieňa na pyruvát a výsledná glukóza vstúpi do krvi a vstrebáva sa do kostry. svalov - táto sekvencia sa nazýva Coreyho cyklus alebo glukózo-laktátový cyklus.

Pri každej molekule laktátu počas glukoneogenézy sa spotrebujú tri molekuly ATP (presnejšie dva ATP a jeden GTP); Keďže tvorba glukózy vyžaduje 2 molekuly laktátu, celkový proces glukoneogenézy z laktátu je opísaný nasledovne:

2 laktát + 6 ATP + 6 N₂O → glukóza + 6 ADP + 6 N₃RO₄.

Výsledná glukóza môže znovu vstúpiť do svalov a premeniť sa na kyselinu mliečnu.

Glukóza + 2 ADP + 2 N₃RO₄ → 2 laktát + 2 ATP + 2 N₂O.

Následkom toho, v dôsledku pôsobenia Coreyho cyklu (glukózo-laktátový cyklus), pracovné svaly produkujú 2 ATP konzumáciou 6 ATP v pečeni.

SYNTÉZA GLUKÓZY V ŽIVOTE (GLUCONEOGENÉZA)

Glukoneogenéza je proces syntézy glukózy z ne-sacharidových látok. U cicavcov sa táto funkcia vykonáva hlavne v pečeni, v menšej miere v obličkách a bunkách črevnej sliznice. Hlavnými substrátmi glukoneogenézy sú pyruvát, laktát, glycerín, aminokyseliny (obrázok 10).

Glukoneogenéza poskytuje telu potrebu glukózy v tých prípadoch, keď diéta obsahuje nedostatočné množstvo sacharidov (cvičenie, pôst). Trvalý príjem glukózy je nevyhnutný najmä pre nervový systém a červené krvinky. Keď koncentrácia glukózy v krvi klesne pod určitú kritickú úroveň, funkcia mozgu je narušená; pri ťažkej hypoglykémii sa vyskytne kóma a môže nastať smrť.

Dodávka glykogénu v tele je dostatočná na splnenie požiadaviek na glukózu medzi jedlami. Keď sa uhľovodíky alebo úplné hladovanie, ako aj v podmienkach dlhodobej fyzickej práce, udržiava koncentrácia glukózy v krvi glukoneogenézou. Do tohto procesu sa môžu zapojiť látky, ktoré sa môžu premeniť na pyruvát alebo akýkoľvek iný metabolit glukoneogenézy. Obrázok ukazuje body zahrnutia primárnych substrátov do glukoneogenézy:

Glukóza je nevyhnutná pre tukové tkanivo ako zdroj glycerolu, ktorý je súčasťou glyceridov; hrá významnú úlohu pri udržiavaní účinných koncentrácií metabolitov kyseliny citrónovej v mnohých tkanivách. Dokonca aj v podmienkach, kde sa väčšina kalorických potrieb tela stretáva s tukom, vždy existuje určitá potreba glukózy. Okrem toho je glukóza jediným palivom pre prácu kostrového svalstva v anaeróbnych podmienkach. Je prekurzorom mliečneho cukru (laktóza) v prsných žľazách a počas vývinového obdobia ho plod aktívne spotrebuje. Mechanizmus glukoneogenézy sa používa na odstránenie produktov metabolizmu tkanív z krvi, ako je napríklad laktát vytvorený vo svaloch a červených krvinkách, glycerol, ktorý sa kontinuálne vytvára v tukovom tkanive.

Zahrnutie rôznych substrátov do glukoneogenézy závisí od fyziologického stavu tela. Laktát je produktom anaeróbnej glykolýzy v červených krvinkách a pracovných svaloch. Glycerín sa uvoľňuje počas hydrolýzy tuku v tukovom tkanive v období po adsorpcii alebo počas cvičenia. Aminokyseliny vznikajú ako dôsledok rozpadu svalových proteínov.

Sedem glykolytických reakcií je ľahko reverzibilných a používa sa pri glukoneogenéze. Ale tri kinázové reakcie sú ireverzibilné a musia byť posunuté (Obr. 12). Fruktóza-1,6-difosfát a glukóza-6-fosfát sú defosforylované špecifickými fosfatázami a pyruvát je fosforylovaný za vzniku fosfoenolpyruvátu cez dva medziprodukty cez oxaloacetát. Tvorba oxaloacetátu je katalyzovaná pyruvátkarboxylázou. Tento enzým obsahuje biotín ako koenzým. Oxaloacetát sa tvorí v mitochondriách, transportuje sa do cytozolu a je súčasťou glukoneogenézy. Je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že každá z ireverzibilných glykolytických reakcií spolu so zodpovedajúcou ireverzibilnou reakciou glukoneogenézy predstavuje cyklus nazývaný substrát:

Existujú tri takéto cykly - podľa troch nezvratných reakcií. Tieto cykly slúžia ako body aplikácie regulačných mechanizmov, v dôsledku čoho sa tok metabolitov mení buď cestou dráhy rozkladu glukózy, alebo pozdĺž cesty jej syntézy.

Smer reakcií prvého cyklu substrátu je regulovaný hlavne koncentráciou glukózy. Počas trávenia sa zvyšuje koncentrácia glukózy v krvi. Aktivita glukokinázy za týchto podmienok je maximálna. Výsledkom je urýchlenie glykolytickej reakcie glukóza-glukóza-6-fosfát. Okrem toho inzulín indukuje syntézu glukokinázy a tým urýchľuje fosforyláciu glukózy. Pretože glukokináza pečene nie je inhibovaná glukózo-6-fosfátom (na rozdiel od svalovej hexokinázy), hlavná časť glukóza-6-fosfátu je zameraná pozdĺž glykolytickej dráhy.

Konverzia glukóza-6-fosfátu na glukózu je katalyzovaná inou špecifickou fosfatázou - glukóza-6-fosfatázou. Je prítomný v pečeni a obličkách, ale chýba vo svaloch a tukovom tkanive. Prítomnosť tohto enzýmu umožňuje tkanivu dodávať do krvi glukózu.

Rozklad glykogénu s tvorbou glukóza-1-fosfátu je fosforyláza. Syntéza glykogénu prebieha úplne odlišnou cestou, prostredníctvom tvorby glukózy uridíndifosfátu a je katalyzovaná glykogénsyntázou.

Druhý cyklus substrátu: premena fruktóza-l, 6-bisfosfátu na fruktóza-6-fosfát je katalyzovaný špecifickým enzýmom fruktóza-l, 6-bisfosfatázou. Tento enzým sa nachádza v pečeni a obličkách, bol tiež nájdený v priečne pruhovanom svalstve.

Smer reakcií druhého cyklu substrátu závisí od aktivity fosfofruktokinázy a fruktóza-l, 6-bisfosfát fosfatázy. Aktivita týchto enzýmov závisí od koncentrácie fruktóza-2,6-bisfosfátu.

Fruktóza-2,6-bisfosfát sa tvorí fosforyláciou fruktóza-6-fosfátu za účasti bifunkčného enzýmu (BIF), ktorý tiež katalyzuje reverznú reakciu.

Aktivita kinázy nastáva, keď je bifunkčný enzým v defosforylovanej forme (BIF-OH). Defosforylovaná forma BIF je charakteristická pre obdobie absorpcie, keď je index inzulín-glukagón vysoký.

Pri nízkom indexe inzulín-glukagón, ktorý je charakteristický pre predĺžené obdobie nalačno, dochádza k fosforylácii BIF a prejavu jeho fosfatázovej aktivity, čo vedie k zníženiu množstva fruktóza-2,6-bisfosfátu, k spomaleniu glykolýzy ak zmene na glukoneogenézu.

Reakcie kinázy a fosfatázy sú katalyzované rôznymi aktívnymi miestami BIF, ale v každom z dvoch stavov enzýmu - fosforylovaného a defosforylovaného - je jedno z aktívnych miest inhibované.

Dátum pridania: 2015-09-18; Počet zobrazení: 1298; PRACOVNÉ PÍSANIE

Glukoneogenéza v pečeni

Glukoneogenéza je syntéza glukózy z ne-sacharidových produktov. Takými produktmi alebo metabolitmi sú predovšetkým kyselina mliečna a pyrohroznová, takzvané glykogénne aminokyseliny a množstvo ďalších zlúčenín. Inými slovami, prekurzory glukózy v glukoneogenéze môžu byť pyruvát alebo akákoľvek zlúčenina, ktorá sa konvertuje na pyruvát v priebehu katabolizmu alebo jedného z medziproduktov cyklu trikarboxylovej kyseliny. U stavovcov je glukoneogenéza najintenzívnejšia v bunkách pečene a obličiek (kôra).

Väčšina štádií glukoneogenézy je zvrátenie reakcií glykolýzy. Len tri glykolytické reakcie (hexokináza, fosfofruktokináza a pyruvátkináza) sú ireverzibilné, preto sa v procese glukoneogenézy používajú ďalšie enzýmy v troch štádiách. Zvážte cestu syntézy glukózy z pyruvátu.

Tvorba fosfoenolpyruvátu z pyruvátu. Syntéza fosfoenolpyruvátu sa uskutočňuje v niekoľkých stupňoch. Spočiatku pyruvate pod vplyvom pyruvátkarboxylázy a za účasti CO₂ a ATP je karboxylovaný (takzvaná aktívna forma CO₂, pri tvorbe ktorých sa okrem ATP zúčastňuje aj biotín.) s tvorbou oxaloacetátu:

Potom v dôsledku dekarboxylácie a fosforylácie pod vplyvom enzýmu fosfoenolpyruvátkarboxykinázy (názov enzýmu je daný reverznou reakciou) sa oxaloacetát premení na fosfoenolpyruvát. Donorom fosfátového zvyšku v reakcii je guanozíntrifosfát (GTP):

Neskôr sa zistilo, že cytoplazmové aj mitochondriálne enzýmy sa podieľajú na tvorbe fosfoenolpyruvátu.

Prvý stupeň je lokalizovaný v mitochondriách (Obr. 88). Pyruvátkarboxylázou, ktorá katalyzuje túto reakciu, je alosterický mitochondriálny enzým. Acetyl-CoA sa vyžaduje ako alosterický aktivátor tohto enzýmu. Mitochondriálna membrána je pre výsledný oxaloacetát nepriepustná. Ten sa tiež obnovuje v malochondrii v maláte:

Reakcia prebieha za účasti mitochondriálnej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy. V mitochondriách je pomer NADH₂/ NAD je relatívne veľký, a preto sa intramitochondriálny oxaloacetát ľahko obnoví na malát, ktorý ľahko opustí mitochondrie a prechádza cez mitochondriálnu membránu. V cytoplazme je pomer NADH₂/ OVER je veľmi malý a malát sa opäť oxiduje na oxaloacetát za účasti cytoplazmatickej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy:

Ďalšia konverzia oxaloacetátu na fosfoenolpyruvát sa uskutočňuje v cytoplazme bunky. Na obr. 89 znázorňuje vyššie uvedený spôsob tvorby fosfoenolpyruvátu z pyruvátu.

Konverzia fruktóza-l, 6-difosfátu na fruktóza-6-fosfát. Fosfoenolpyruvát vytvorený z pyruvátu sa prevedie na fruktóza-1,6-difosfát ako výsledok série reverzibilných glykolytických reakcií. Potom nasleduje fosfofruktokinázová reakcia, ktorá je ireverzibilná. Glukoneogenéza obchádza túto endergonickú reakciu. Konverzia fruktóza-1,6-difosfátu na fruktóza-6-fosfát je katalyzovaná špecifickou fosfatázou:

Treba poznamenať, že fruktóza-bis-fosfatáza je inhibovaná AMP a aktivovaná ATP, t.j. tieto nukleotidy majú účinok na fruktóza-bis-fosfatázu, čo je opak ich účinku na fosfofruktokinázu (pozri str. 329). Keď je koncentrácia AMP nízka a koncentrácia ATP je vysoká, stimuluje sa glukoneogenéza. Naproti tomu, keď je pomer ATP / AMP nízky, v bunke dochádza k štiepeniu glukózy.

Tvorba glukózy z glukóza-6-fosfátu. V následnom reverzibilnom štádiu biosyntézy glukózy sa fruktóza-6-fosfát konvertuje na glukóza-6-fosfát. Ten môže byť defosforylovaný (t.j. reakcia prebieha okolo reakcie hexokinázy) pod vplyvom enzýmu glukóza-6-fosfatáza:

Na obr. 89 predstavuje "bypassové" reakcie v biosyntéze glukózy z pyruvátu a laktátu. Zaujímavé je, že existuje úzky vzťah medzi glykolýzou, ktorá sa intenzívne vyskytuje vo svalovom tkanive počas jeho aktívnej aktivity, a glukoneogenézou, najmä charakteristickou pre tkanivo pečene. S maximálnou svalovou aktivitou ako dôsledkom zvýšenej glykolýzy, prebytok kyseliny mliečnej difunduje do krvi. Významná časť prebytku laktátu v pečeni sa premieňa na glukózu (glukoneogenéza). Glukóza vytvorená v pečeni sa potom môže použiť ako energetický substrát nevyhnutný pre aktivitu svalového tkaniva. Vzťah medzi glykolytickými procesmi vo svalovom tkanive a glukoneogenézou v pečeni je znázornený na diagrame.

Aeróbny metabolizmus pyruvátu

Bunky, ktoré sú slabo zásobované kyslíkom, môžu čiastočne alebo úplne existovať v dôsledku energie glykolýzy. Väčšina tkanív však dostáva energiu hlavne vďaka aeróbnym procesom (napríklad oxidácii pyruvátu). Počas glykolýzy sa kyselina pyrohroznová obnovuje a premieňa na kyselinu mliečnu - konečný produkt anaeróbneho metabolizmu; v prípade aeróbnej transformácie sa kyselina pyrohroznová podrobuje oxidačnej dekarboxylácii za vzniku acetyl-CoA, ktorý sa potom môže oxidovať na vodu a CO₂.

Oxidácia pyruvátu na acetyl-CoA (oxidačná dekarboxylácia kyseliny pyrohroznovej)

Oxidácia pyruvátu na acetyl-CoA katalyzovaná systémom pyruvát dehydrogenázy prebieha v niekoľkých stupňoch (obr. 90). Na ňom sa podieľajú tri enzýmy (pyruvát dehydrogenáza, lipoatacetyltransferáza, lipoamid dehydrogenáza) a päť koenzýmov (NAD, FAD, tiamín difosfát, amid kyseliny lipoovej a koenzým A). Celkovo možno reakciu zapísať takto:

Pyruvát + NAD + HS-KoA -> acetyl-CoA + NADH₂ + CO₂

Reakcia je sprevádzaná významným poklesom štandardnej voľnej energie a je prakticky nezvratná.

Prvý stupeň oxidačnej dekarboxylácie pyruvátu je katalyzovaný enzýmom pyruvát dehydrogenázou (E₁); Koenzým v tejto reakcii je TDF. Rozdeľuje sa₂, a hydroxyetyl ​​derivát TDF sa tvorí z pyruvátu:

V druhej fáze procesu sa použije hydroxyetylová skupina komplexu E₁ - THP-CHOH-CH₃ sa prenesie na amid kyseliny lipoovej, ktorý je zase spojený s enzýmom lipoatacetyltransferázou (E₂). Acetyl je spojený so zníženou formou amidu kyseliny lipoovej a uvoľňuje sa TDF-E.₁.

Acetyl-lipoát (spojený s enzýmovým komplexom) potom interaguje s koenzýmom A (tretí stupeň). Reakcia je katalyzovaná enzýmom lipoát acetyltransferázou (E₂). Vytvorí sa acetyl CoA, ktorý je oddelený od enzýmového komplexu:

Vo štvrtej fáze nastáva oxidácia redukovanej kyseliny lipoovej na jej disulfidovú formu. Reakcia je katalyzovaná enzýmom lipoamiddehydrogenázou (E₃), ktorý obsahuje koenzým FAD, schopný redukovať:

Nakoniec, v piatej etape, E₃-FADH₂ oxidované NAD. V dôsledku reakcie sa oxidovaná forma E regeneruje.₃-Vytvorí sa FAD a NADH₂:

Acetyl-CoA vznikajúci v procese oxidačnej dekarboxylácie podlieha ďalšej oxidácii na konci tvorby CO.₂ a H₂Inými slovami, úplná oxidácia acetyl CoA nastáva v cykle trikarboxylovej kyseliny alebo v Krebsovom cykle. Tento proces, ako aj oxidačná dekarboxylácia pyruvátu sa vyskytuje v mitochondriách buniek.

Cyklus glyoxylátu

Vo vyšších rastlinách a mikroorganizmoch v procese glukoneogenézy hrá dôležitú úlohu glyoxylátový cyklus. V dôsledku tohto cyklu sú vyššie rastliny a mikroorganizmy schopné premieňať metabolity bikarbónu, a teda acetyl-CoA na sacharidy. V živočíšnych bunkách nie sú žiadne dva kľúčové enzýmy glyoxylátového cyklu: izocitrát lyáza a malátsyntáza, a preto sa v nich tento cyklus nemôže uskutočniť.

Všeobecnú schému glyoxylátového cyklu je možné znázorniť nasledovne:

glukoneogenézy

Glukoneogenéza je syntéza glukózy z látok nekarbohydrátovej povahy, vyskytujúcich sa hlavne v pečeni a menej intenzívne v kortikálnej substancii obličiek a črevnej sliznice.

Funkciou glukoneogenézy je udržiavať hladinu glukózy v krvi počas dlhodobého pôstu a intenzívnej fyzickej námahy. Trvalý príjem glukózy ako zdroja energie je obzvlášť potrebný pre nervové tkanivo a červené krvinky.

Substráty glukoneogenézy - PVC, kyselina mliečna, glycerín, aminokyseliny. Ich zahrnutie do glukoneogenézy závisí od fyziologického stavu organizmu.

Väčšina reakcií glukoneogenézy je reverzná glykolýza. Sú katalyzované rovnakými enzýmami ako zodpovedajúce glykolytické reakcie.

Tri glykolytické reakcie (hexokináza (1), fosfofruktokináza (3), pyruvát (10)) sú ireverzibilné a počas glukoneogenézy pôsobia iné enzýmy v týchto štádiách.

Syntéza glukózy z PVC.

Prvým stupňom je tvorba fosfoenolpyruvátu z PVC.

a) karboxylácia PVA pod vplyvom pyruvátkarboxylázy s tvorbou oxaloacetátu v mitochondriách:

Pyruvátkarboxyláza je mitochondriálny enzým, ktorého alosterickým aktivátorom je acetyl-KoA. Pre oxaloacetát je mitochondriálna membrána nepreniknuteľná, preto sa oxaloacetát v mitochondriách mení na malát za účasti mitochondriálnej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy:

Malate vystupuje z mitochondrií cez mitochondriálnu membránu do cytozolu, kde sa pôsobením cytoplazmatickej NAD-dependentnej malátdehydrogenázy oxiduje na oxaloacetát:

b) dekarboxylácia a fosforylácia oxaloacetátu prebieha v cytosóle bunky s tvorbou fosfoenolpyruvátu; enzým - fosfoenolpyruvátkarboxykináza:

Stupeň 2 - premena fruktóza-l, 6-bisfosfátu na fruktóza-6-fosfát.

V dôsledku reverzibilných glykolytických reakcií sa fosfoenolpyruvát premení na fruktóza-1,6-fosfát. Potom nasleduje ireverzibilná glykolytická reakcia fosfolystokinázy. Glukoneogenéza obchádza túto reakciu:

Tretím stupňom je tvorba glukózy z fruktóza-6-fosfátu.

Fruktóza-6-fosfát sa premieňa na glukóza-6-fosfát, ktorý je defosforylovaný (reakcia prebieha okolo hexokinázy) pod vplyvom glukóza-6-fosfatázy:

194.48.155.245 © studopedia.ru nie je autorom materiálov, ktoré sú zverejnené. Ale poskytuje možnosť bezplatného použitia. Existuje porušenie autorských práv? Napíšte nám Kontaktujte nás.

Zakázať adBlock!
a obnoviť stránku (F5)
veľmi potrebné