glukoneogeneesin

Glukoneogeneesi on glukoosin synteesi ei-hiilihydraattituotteista. Tällaisia ​​tuotteita tai metaboliitteja ovat pääasiassa maitohappo ja pyruvihappo, ns. Glykogeeniset aminohapot, glyseroli ja monet muut yhdisteet. Toisin sanoen glukoosiprekursorit glukoogeneesissä voivat olla pyruvaatti tai mikä tahansa yhdiste, joka muunnetaan pyruvaatiksi katabolian aikana tai jokin trikarboksyylihapposyklin välituotteista.

Selkärankaisilla glukoneogeneesi on voimakkainta maksassa ja munuaisissa (kortikaalisessa aineessa).

Suurin osa glukoogeneesin vaiheista on käänteinen glykolyysireaktio. Vain kolme glykolyysireaktiota (heksokinaasi, fosforifrukokinaasi ja pyruvaattikinaasi) ovat peruuttamattomia, joten muita entsyymejä käytetään glukoogeneesin prosessissa kolmessa vaiheessa. Harkitse glukoosisynteesin kulkua pyruvaatista.

Fosfeniolipyruvaatin muodostuminen pyruvaatista. Fosfeniolipyruvaatin synteesi suoritetaan useissa vaiheissa. Aluksi pyruvaatti pyruvaattikarboksylaasin vaikutuksesta ja CO: n osallistuessa₂ ja ATP karboksyloidaan oksaloasetaatin muodostamiseksi:

Sitten dekarboksyloinnin ja fosforylaation seurauksena entsyymin fosfoenolipyruvaattikarboksylaasin vaikutuksesta oksaloasetaatti muunnetaan fosfoenolipyruvaatiksi. Fosfaattijäännöksen luovuttaja reaktiossa on guanosiinitrifosfaatti (GTP):

On todettu, että sytosoli ja mitokondrioiden entsyymit ovat mukana fosfoenolipyruvaatin muodostamisessa.

Synteesin ensimmäinen vaihe etenee mitokondrioissa (kuvio 10.6). Pyruvaattikarboksylaasi, joka katalysoi tätä reaktiota, on allosteerinen mitokondriaalinen entsyymi. Asetyyli-CoA: ta tarvitaan tämän entsyymin allosteerisena aktivaattorina. Mitokondriaalinen kalvo on läpäisemätön tuloksena olevalle oksaloasetaatille. Jälkimmäinen on nyt, mitokondrioissa, palautettu malaatiksi:

Reaktio etenee mitokondriaalisen NAD-riippuvaisen malaattihydrogenaasin osallistumisen myötä. Mitokondrioissa NADH / NAD + -suhde on suhteellisen korkea, ja siksi intramitokondriaalinen oksaloasetaatti voidaan helposti palauttaa malaatiksi, joka helposti jättää mitokondriot mitokondriomembraanin läpi. Sytosolissa NADH / NAD + -suhde on hyvin alhainen, ja malaatti hapetetaan jälleen sytoplasmisen NAD-riippuvaisen malaattihydrogenaasin kanssa:

Oksaloasetaatin jatkuva muuntaminen fosfoenolipyruvaatiksi tapahtuu solun sytosolissa.

Fruktoosi-1,6-bisfosfaatin transformaatio fruktoosi-6-fosfaatiksi. Reversiibelien glykolyysireaktioiden seurauksena pyruvaatista muodostunut fosfo- enolipyruvaatti muuttuu fruktoosi-1,6-bisfosfaatiksi. Tätä seuraa fosfofrukokinaasireaktio, joka on peruuttamaton. Glukonogeneesi ohittaa tämän endergonisen reaktion. Fruktoosi-1,6-bis-fosfaatin konversio fruktoosi-6-fosfaatiksi katalysoidaan spesifisellä fosfataasilla:

Kuva 10.6. Fosfeniolipyruvaatin muodostuminen pyruvaatista. 1-pyruvaatti-karboksylaasi; 2 - malaattidehydrogenaasi (mitokondriaali); 3-malaattihydrogenaasi (sytoplasminen); 4 - fosfoenolipyruvaatti-karboksikinaasi.

Kuva 10.7. Glykolyysi ja glukoneogeneesi. Punaiset nuolet osoittavat glukoneogeneesin ohitusreittejä glukoosin biosynteesissä pyruvaatista ja laktaatista; ympyröiden numerot osoittavat glykolyysin vastaavan vaiheen.

Glukoosin muodostuminen glukoosi-6-fosfaatista. Seuraavassa glukoosibiosynteesin käänteisessä vaiheessa fruktoosi-6-fosfaatti muunnetaan glukoosi-6-fosfaatiksi. Jälkimmäinen voidaan defosforyloida (so. Reaktio ohittaa heksokinaasireaktion) entsyymin glukoosi-6-fosfataasin vaikutuksen alaisena:

Kuviossa 1 10.7 esittää glukoogeneesin "ohitus" -reaktioita glukoosin biosynteesissä pyruvaatista ja laktaatista.

Glukoneogeneesin säätely. Tärkeä kohta glukoneogeneesin säätelyssä on pyruvaattikarboksylaasin katalysoimaa reaktiota. Tämän entsyymin positiivisen allosteerisen modulaattorin rooli suoritetaan asetyyli-CoA: lla. Asetyylin CoA: n puuttuessa entsyymi on lähes täysin vailla aktiivisuutta. Kun mitokondrioiden asetyyli-CoA kerääntyy soluun, glukoosin biosynteesi pyruvaatista kasvaa. On tunnettua, että asetyyli-CoA on samanaikaisesti pyruvaattidehydrogenaasikompleksin negatiivinen modulaattori (katso alla). Näin ollen asetyyli-CoA: n kerääntyminen hidastaa pyruvaatin oksidatiivista dekarboksylointia, mikä myös edesauttaa sen muuttumista glukoosiksi.

Toinen tärkeä seikka glukoneogeneesin säätelyssä on reaktio, jota katalysoi fruktoosi-1,6-bisfosfataasi, entsyymi, jota AMP inhiboi. AMP: llä on päinvastainen vaikutus fosfofrukokinaasiin, eli tämä entsyymi on allosteerinen aktivaattori. Alhaisilla AMP-pitoisuuksilla ja suurilla ATP-tasoilla stimuloidaan glukoneogeneesiä. Päinvastoin, kun ATP / AMP-suhde on pieni, solussa havaitaan glukoosin halkaisu.

Vuonna 1980 ryhmä belgialaisia ​​tutkijoita (G. Hers ja muut) löysi fruktoosi-2,6-bisfosfaatin maksakudoksessa, joka on voimakas kahden lueteltujen entsyymien toiminnan säätelijä:

Fruktoosi-2,6-bisfosfaatti aktivoi fosfofrukokinaasia ja estää fruktoosi-1,6-bisfosfataasia. Fruktoosi-2,6-bis-fosfaatin tason lisääntyminen solussa edistää glykolyysin tehostumista ja glukoneogeneesin nopeuden vähenemistä. Vähentämällä fruktoosi-2,6-bisfosfaatin pitoisuutta on päinvastainen.

On todettu, että fruktoosi-2,6-bisfosfaatin biosynteesi tulee fruktoosi-6-fosfaatista ATP: n osallistuessa, ja se hajoaa fruktoosi-6-fosfaatiksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi. Fruktoosi-2,6-bis-fosfaatin biosynteesi ja hajoaminen katalysoidaan samalla entsyymillä, so. Tämä entsyymi on bifunktionaalinen, sillä on sekä fosfokinaasi- että fosfataasiaktiivisuus:

On myös osoitettu, että bifunktionaalista entsyymiä säätelevät puolestaan ​​cAMP: sta riippuva fosforylaatio. Fosforylaatio johtaa fosfataasiaktiivisuuden lisääntymiseen ja bifunktionaalisen entsyymin fosforikinaasiaktiivisuuden vähenemiseen. Tämä mekanismi selittää hormonien, erityisesti glukagonin, nopean vaikutuksen fruktoosin 2,6-bisfosfaatin tasoon solussa (ks. Luku 16).

Bifunktionaalisen entsyymin aktiivisuutta säännellään myös tietyillä metaboliiteilla, joista glykololi-3-fosfaatti on erittäin tärkeä. Glyserol-3-fosfaatin vaikutus entsyymiin sen suunnassa on samanlainen kuin vaikutus, jota havaitaan, kun se fosforyloidaan cAMP-riippuvaisilla proteiinikinaaseilla.

Tällä hetkellä fruktoosi-2,6-bisfosfaattia esiintyy maksan lisäksi myös eläinten muissa elimissä ja kudoksissa sekä kasveissa ja mikro-organismeissa.

On osoitettu, että glukoogeneesiä voidaan myös säätää epäsuorasti, ts. muuttamalla entsyymin aktiivisuutta, joka ei suoraan osallistu glukoosin synteesiin. Täten todettiin, että entsyymiglykolyysipyruvatkinaasi esiintyy kahdessa muodossa - L ja M. Form L (englannista. Maksa - maksa) hallitsee glukoneogeneesiä kykenevissä kudoksissa. Tätä muotoa inhiboi ylimääräinen ATP ja eräät aminohapot, erityisesti al-Nin. M-lomaketta (englanniksi. Muscle-muscles) ei sovelleta tällaiseen asetukseen. Sellaisissa olosuhteissa, joissa soluun syötetään riittävästi energiaa, pyruvaattikinaasin L-muoto estyy. Estämisen seurauksena glykolyysia hidastetaan ja syntyy olosuhteita, jotka edistävät gluko- gegeneesiä.

Lopuksi on mielenkiintoista huomata, että glykolyysin, joka esiintyy voimakkaasti lihaskudoksessa aktiivisen aktiivisuutensa aikana, ja gluko-neogeneesin, erityisesti maksakudoksen ominaispiirteiden, välillä on läheinen suhde. Kun lihasaktiivisuus on lisääntynyt lisääntyneen glykolyysin seurauksena, ylimäärin maitohappoa diffundoituu vereen, ja merkittävä osa siitä muuttuu glukoosiksi (glukoneogeneesiksi) maksassa. Sellaista glukoosia voidaan sitten käyttää energialähteeksi, joka on välttämätön lihaskudoksen aktiivisuudelle. Glykolyysiprosessien välistä suhdetta lihaskudoksessa ja glukoneogeneesissä maksassa voidaan esittää kaaviona:

Glukonogeneesi maksassa

Glukoosin muodostuminen laktaatista. Intensiivisesti toimivissa lihaksissa tai soluissa, joissa on vallitseva anaerobinen menetelmä glukoosin katabolismiin, muodostuva laktaatti joutuu veren ja sitten maksan sisään. Maksassa NADH / NAD + -suhde on pienempi kuin supistuvassa lihassa, joten laktaattidehydrogenaasireaktio etenee vastakkaiseen suuntaan, so. kohti pyruvaatin muodostumista laktaatista. Seuraavaksi pyruvaatti on mukana glukoogeneesissä, ja tuloksena oleva glukoosi tulee veren ja imeytyy luurankolihaksista. Tätä tapahtumajärjestystä kutsutaan "glukoosi-laktaattisykli "tai" Corey-sykli".

Corey-sykli suorittaa kaksi keskeistä toimintoa: 1 - mahdollistaa laktaatin käytön; 2 - estää laktaatin kertymisen ja sen seurauksena pH: n vaarallisen vähenemisen (maitohappoasidoosi). Osa laktaatista muodostuneesta pyruvaatista hapetetaan maksasta CO: ksi₂ ja H₂A. Hapetusenergiaa voidaan käyttää syntetisoimaan ATP: tä, joka on välttämätön glukooneenien reaktioille.

Glukoosin muodostuminen aminohapoista. Aminohappoja, jotka kataboloituna muuttuvat pyruvaatiksi tai sitraattisyklin metaboliiteiksi, voidaan pitää glukoosin ja glykogeenin mahdollisina prekursoreina ja niitä kutsutaan glykogeenisiksi. Esimerkiksi oksa-loasetaatti, joka on muodostettu asparagiinihaposta, on sekä sitraattisyklin että glukoogeneesin välituote. Kaikista maksaan tulevista aminohapoista noin 30% on alaniinia. Tämä johtuu siitä, että lihasproteiinien hajoaminen tuottaa aminohappoja, joista monet muunnetaan välittömästi pyruvaatiksi tai ensin oksaloasetaatiksi ja sitten pyruvaatiksi. Jälkimmäinen muunnetaan alaniiniksi, jolloin saadaan aminoryhmä muista aminohapoista. Alaniini lihasta kuljetetaan verellä maksaan, jossa se muunnetaan uudelleen pyruvaatiksi, joka on osittain hapetettu ja osittain sisällytetty glukoosi-neogeneesiin. Siksi tapahtumien järjestys on seuraava:glukoosi-alaniinisykli): glukoosi lihaksissa → pyruvaatti lihaksissa → alaniini lihaksissa → alaniini maksassa → glukoosi maksassa → glukoosi lihaksissa. Koko sykli ei johda glukoosimäärän lisääntymiseen lihaksissa, mutta se ratkaisee ongelmat, jotka liittyvät aminohapon kuljettamiseen lihaksista maksaan ja estää maitohappoasidoosin.

Glukoosin muodostuminen glyserolista. Glyseroli muodostuu triasyyliglyserolien hydrolyysistä, pääasiassa rasvakudoksessa. Vain ne kudokset, joilla on entsyymi glyserolikinaasi, esimerkiksi maksa, munuaiset, voivat käyttää sitä. Tämä ATP: stä riippuva entsyymi katalysoi glyserolin konversiota a-glyserofosfaatiksi (glyserol-3-fosfaatiksi). Kun glyserol-3-fosfaatti on sisällytetty glukoogeneesiin, se dehydratoidaan NAD-riippuvaisella dehydrogenaasilla dihydroksiasetonifosfaatin muodostamiseksi, joka muunnetaan edelleen glukoosiksi.

35.35 Ajatus glukoosimuunnosten pentoosifosfaattireitistä. Oksidatiiviset reaktiot (ribuloos-5-fosfaatin vaiheeseen). Tämän polun jakautuminen ja kokonaistulokset (pentoosien, NADPH: n ja energian muodostuminen)

Pentoosifosfaattireitti, kutsutaan myös heksomonofosfaatti-shuntiksi, toimii vaihtoehtoisena glukoosi-6-fosfaatin hapetuksella. Pentoosifosfaattireitti koostuu kahdesta faasista (osista) - hapettavasta ja ei-hapettavasta.

Oksidatiivisessa faasissa glukoosi-6-fosfaatti hapettuu peruuttamattomasti pentoosiribuloos-5-fosfaatiksi ja muodostuu pelkistetty NADPH. Ei-oksidatiivisessa faasissa ribuloos-5-fosfaatti muuttuu reversiibelisti riboosi-5-fosfaatti- ja glykolyysimetaboliiteiksi. Pentoosifosfaattireitti antaa soluille riboosin syntetisoida puriini- ja pyrimidiini- nukleotideja ja hydraa koentsyymiä NADPH, jota käytetään regeneratiivisissa prosesseissa. Pentoosifosfaattireitin kokonaisyhtälö ilmaistaan ​​seuraavasti:

3 Glukoosi-6-fosfaatti + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2-fruktoosi-6-fosfaatti + glyseraldehydi-3-fosfaatti.

Pentoosifosfaatti- reitin entsyymit sekä glykolyysit entsyymit ovat paikallisia sytosoliin. Aktiivisin pentoosifosfaattireitti esiintyy rasvakudoksessa, maksassa, lisämunuaisen kuoressa, erytrosyyteissä, rintarauhasessa imetyksen aikana, kivekset.

Pentoosifosfaattireitin oksidatiivisessa osassaglukoosi-6-fosfaatti käy läpi oksidatiivisen dekarboksyloinnin, mikä johtaa pentoosien muodostumiseen. Tämä vaihe sisältää kaksi dehydrausreaktiota.

Ensimmäinen dehydrausreaktio - glukoosi-6-fosfaatin konversio glukonolaktoni-6-fosfaatiksi - katalysoituu NADP + -riippuvaisesta glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasista ja siihen liittyy aldehydiryhmän hapettuminen ensimmäisessä hiiliatomissa ja yhden pelkistetyn koentsyymin NADPH-molekyylin muodostuminen. Seuraavaksi glukonolaktoni-6-fosfaatti muunnetaan nopeasti 6-fosfoglukonaatiksi gluko- laktonihydraasin entsyymin osallistuessa. 6-fosfoglukonaatti-dehydrogenaasin entsyymi katalysoi hapettavan osan toista dehydrausreaktiota, jonka aikana tapahtuu myös dekarboksylointia. Tässä tapauksessa hiiliketjua lyhennetään yhdellä hiiliatomilla, ribuloos-5-fosfaatilla ja toisella hydratulla NADPH-molekyylillä. Palautettu NADPH estää pentoosifosfaattireitin oksidatiivisen vaiheen - glukoosi-6-fosfaattihydrogenaasin - ensimmäisen entsyymin. NADPH: n konversio NADP +: n hapettuneeksi tilaksi johtaa entsyymin heikompaan inhibitioon. Vastaavan reaktion nopeus kasvaa ja muodostuu suurempi määrä NADPH: a.

Hapetusvaiheen kokonaisyhtälö pentoosifosfaattipolkuja voidaan esittää seuraavasti:

Hapettumisreaktiot ovat NADPH: n tärkein lähde soluissa. Hydrogenoidut koentsyymit tuottavat vetyä biosynteettisillä prosesseilla, redoksireaktioita, jotka sisältävät solujen suojaamisen reaktiivisia happilajeja vastaan.

Pentoosin muodostumisen hapettumisvaihe ja ei-hapettava vaihe (pentoosien paluu heksooseille) muodostavat yhdessä syklisen prosessin. Tällainen prosessi voidaan kuvata yleisellä yhtälöllä:

Tämä tarkoittaa, että 6 glukoosi-5-fosfaattimolekyyliä (6 pentoosia) ja 6 CO-molekyyliä muodostuu kuudesta glukoosimolekyylistä₂. Ei-hapettavan faasin entsyymit transformoivat 6 molekyyliä ribuloos-5-fosfaatista 5 glukoosimolekyyliin (heksoosi). Kun nämä reaktiot suoritetaan sekvenssissä, ainoa käyttökelpoinen tuote on NADPH, joka muodostuu pentoosifosfaattireitin hapetusvaiheessa. Tätä prosessia kutsutaan pentoosifosfaattisykli. Pentoosifosfaattijakson virtaus sallii solujen tuottaa NADPH: n, joka on välttämätöntä rasvojen synteesille kerääntymättä pentoseja.

Glukoosin hajoamisen aikana vapautunut energia muunnetaan energiatehokkaan vedyn luovuttajan - NADPH: n energiaksi. Hydrogenoitu NADPH toimii vedyn lähteenä pelkistävissä synteeseissä, ja NADPH-energia muunnetaan ja varastoidaan äskettäin syntetisoituihin aineisiin, kuten rasvahappoihin, jotka vapautuvat kataboliansa aikana ja joita solut käyttävät.

glukoneogeneesin

Sisältö

Glukoneogeneesi on prosessi, jossa muissa orgaanisissa yhdisteissä olevista molekyyleistä peräisin olevat glukoosimolekyylien munuaiset (noin 10%) muodostuvat maksassa ja osittain kortikaalisessa aineessa, kuten vapailla aminohapoilla, maitohapolla, glyserolilla. Vapaita nisäkkäiden rasvahappoja ei käytetä glukoneogeneesiin.

Glyoneogeneesin vaiheet toistavat glykolyysin vaiheet vastakkaiseen suuntaan ja samat entsyymit katalysoivat niitä, paitsi 4 reaktiota:

• Pyruvaatin muuntaminen oksaloasetaatiksi (pyruvaattikarboksylaasientsyymi)
• Oksaloasetaatin transformaatio fosfoenolipyruvaatissa (entsyymi fosfoenolipyruvaattikarboksykinaasi)
• Fruktoosi-1,6-difosfaatin muuntaminen fruktoosi-6-fosfaatiksi (fruktoosi-1,6-difosfataasientsyymi)
• Glukoosi-6-fosfaatin muuttuminen glukoosiksi (glukoosi-6-fosfataasin entsyymi)

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

Rooli elimistössä Muokkaa

Kun ihmiskehossa paastetaan aktiivisesti ravinteita (glykogeeni, rasvahapot). Ne hajoavat aminohappoiksi, ketohappoiksi ja muiksi ei-hiilihydraattiyhdisteiksi. Useimmat näistä yhdisteistä eivät erittyä kehosta, vaan ne kierrätetään. Aineet kulkeutuvat verestä muille kudoksille maksaan, ja niitä käytetään glukoogeneesissä glukoosin synteesissä, joka on kehon tärkein energialähde. Näin ollen kun keho on tyhjentynyt, glukooneeneesi on tärkein energialähteiden toimittaja.

Alkoholin vaikutus glukoneogeneesiin Muokkaa

Muita näkökohtia on muistettava, kun harkitaan glukoneogeneesiä ihmisen biologian ja lääketieteen näkökulmasta. Suurien alkoholimäärien kulutus estää dramaattisesti glukoneogeneesiä maksassa, mikä alentaa verensokeritasoja. Tätä tilannetta kutsutaan hypoglykemiaksi. Tämä alkoholin vaikutus vaikuttaa erityisen voimakkaasti voimakkaan fyysisen rasituksen tai tyhjän vatsan jälkeen. Jos henkilö juo alkoholia pitkän ja kovan fyysisen työn jälkeen, veren glukoosipitoisuus voi laskea 40 tai jopa 30 prosenttiin normista. Hypoglykemia vaikuttaa haitallisesti aivojen toimintaan. Se on erityisen vaarallista niille alueille, jotka kontrolloivat kehon lämpötilaa, joten esimerkiksi hypoglykemian vaikutuksesta kehon lämpötila voi laskea 2 ° C tai enemmän (peräsuolessa mitattuna). Jos henkilölle annetaan tällainen ehto juoda glukoosiliuosta, normaali kehon lämpötila elpyy nopeasti. Vanha tapaus, joka määritteli nälkäisten tai uupuneiden ihmisten viskiä tai brandyä niille, jotka oli pelastettu merellä tai autiomaassa, on fysiologisesti perusteeton ja jopa vaarallinen; tällaisissa tapauksissa tulisi antaa glukoosi.

Glukonogeneesi, lihasten tuhoaminen ja huono haavan paraneminen Muokkaa

Glukagoni alkaa stimuloida glukoneogeneesiä noin 6 tunnin paastoamisen jälkeen, mutta glukoneogeneesin intensiivinen stimulaatio tapahtuu 32 tunnin paastoamisen jälkeen, kun hormonikortisoli aktivoituu. Huomautus: kortisolin glukokortikosteroidihormoni on katabolinen steroidi. Se aktivoi lihasproteiinien ja muiden kudosten hajoamisen aminohappoiksi, jotka toimivat glukoosiprekursoreina glukoogeneesissä. Lihaksen atrofia on välttämätön toimenpide, joka on toteutettava glukoosin saamiseksi aivoihin. Siksi on tarpeen tarjota lisää ruokaa potilaille, jotka toipuvat leikkauksesta tai laajoista vammoista (esimerkiksi pitkäaikainen puristussyndrooma tai vakavia palovammoja). Jos potilas ei saa riittävästi ruokaa, hänen kehossaan vallitsevat kataboliset prosessit ja lihasten ja kudosten väheneminen. Jotta haavat paranisivat, on tarpeen vahvistaa anabolisia prosesseja, joita varten tarvitaan lisää ruokaa.

Glykolyysi ja glukoneogeneesi täydentävät toisiaan

Koska glukoosin synteesi ja hapettuminen ovat erittäin tärkeitä solun (glykolyysin) ja koko organismin (glukoneogeneesi) olemassaolon kannalta, näiden prosessien säätely täyttää elinten ja kudosten vaatimukset erilaisissa olosuh- teissa.

Koska glukoosin glykolyyttinen hapetus

• on tapa saada energiaa aerobisissa ja anaerobisissa olosuhteissa, se esiintyy jatkuvasti kaikissa soluissa ja tietenkin täytyy ja tulee aktivoitumaan, kun solu toimii tehokkaammin, esimerkiksi myosyyttien supistuminen, neutrofiililiike;
• Jos glyserolia ja asetyyli-ScoA: ta käytetään rasvojen syntetisoimiseksi hepatosyytteissä ja adiposyyteissä, tämä hapetus aktivoituu liiallisen glukoosin kanssa näissä soluissa.

Gluconeogenesis, kuten glukoosin muodostuminen maksassa ei-hiilihydraattilähteistä, on tarpeen:

• hypoglykemian aikana lihaskuormituksessa - glukoosin synteesi maitohaposta, joka on peräisin työlihaksista ja glyserolista, joka muodostuu rasvan mobilisoinnin aikana;
• hypoglykemia, jossa on lyhyt paasto (enintään 24 tuntia) - synteesi lähinnä maitohaposta, ja se tulee jatkuvasti maksan erytrosyyteistä,
• hypoglykemialla pitkittyneen paastoamisen aikana - pääasiassa synteesi aminohapoista, jotka muodostuvat proteiinikatabolian aikana, sekä maitohaposta ja glyseriinistä.

Näin ollen maksaan menevä glukoogeneesi tarjoaa kaikki muut solut ja elimet (punasolut, hermokudos, lihakset jne.) Glukoosilla, jossa glukoosia vaativat prosessit ovat aktiivisia. Glukoosin syöttäminen näihin soluihin on myös välttämätöntä oksaloasetaatin pitoisuuden ylläpitämiseksi ja rasvahappojen tai ketonikappaleiden johdannaisen asetyyli-SKOA: n polttamisen varmistamiseksi.

Yleensä voidaan erottaa kaksi tapaa säätää glykolyysiä ja glukoneogeneesiä: hormonaalinen hormonien ja aineenvaihdunnan kanssa, ts. käyttäen välituotteita tai lopullisia glukoosi-aineenvaihdunnan tuotteita.

Näitä prosesseja säännellään kolmella pääalueella:

• ensimmäinen glykolyysireaktio,
• kolmas glykolyysireaktio ja palautuva hänelle,
• kymmenes glykolyysireaktio ja siihen palautuva.

Glukoneogeneesin säätely

Glukonogeneesin hormonaalinen aktivointi tapahtuu glukokortikoidien avulla, jotka lisäävät pyruvaattikarboksylaasin, fosfoenolipyruvaattikarboksykinaasin, fruktoosi-1,6-difosfataasin synteesiä. Glukagoni stimuloi samoja entsyymejä adenylaattisyklaasimekanismin avulla fosforylaatiolla.

Glyoneogeneesin energia tulee rasvahappojen β-hapetuksesta. Tämän hapettumisen lopputuote, asetyyli-SCAA, stimuloi allosteerisesti ensimmäisen glukoneogeneesin entsyymin, pyruvaattikarboksylaasin, aktiivisuutta. Lisäksi fruktoosi-1,6-difosfataasia stimuloidaan ATP: n kanssa.

Hormonaaliset ja aineenvaihduntatekijät, jotka säätelevät glykolyysiä ja glukooneeneesiä

Glykolyysin säätely

Hormonaalinen säätely

Maksa stimuloi insuliinilla glykolyysia, mikä lisää tärkeimpien glykolyysientsyymien lukumäärää (heksokinaasi, fosfofruktokinaasi, pyruvaattikinaasi).

Maksassa glukokinaasiaktiivisuutta insuliinia lukuun ottamatta säätelevät muut hormonit:

• aktivointi johtuu anonista,
• niiden aktiivisuus estää glukokortikoidit ja estrogeenit.

Muissa kudoksissa heksokinaasien aktiivisuus

• nousee kilpirauhashormoneilla,
• glukokortikoideilla ja somatotropiinilla.

Metabolinen sääntely

Hepoktaasisolujen heksokinaasi inhiboi oman reaktionsa, glukoosi-6-fosfaatin tuote.

phosphofructokinase:

• AMP ja sen oma substraatti (fruktoosi-6-fosfaatti),
• estetty - ATP, sitruunahappo, rasvahapot.

Fruktoosi-1,6-difosfaatti aktivoi pyruvaattikinaasia (suora positiivinen säätely).

AMP: n molekyylit, jotka stimuloivat glykolyysia, muodostuvat adenylaattikinaasireaktioon, joka aktivoituu, kun ADP: n ylimäärä on näkyvissä. Erityisen voimakkaasti tällaisen säätelyn arvo ilmenee lihaksen työssä:

glukoneogeneesin

Glukoneogeneesi on prosessi, jossa muissa orgaanisissa yhdisteissä olevista molekyyleistä peräisin olevat glukoosimolekyylien munuaiset (noin 10%) muodostuvat maksassa ja osittain kortikaalisessa aineessa, kuten vapailla aminohapoilla, maitohapolla, glyserolilla. Vapaita nisäkkäiden rasvahappoja ei käytetä glukoneogeneesiin.

Sisältö

Glyoneogeneesin vaiheet

Glyoneogeneesin vaiheet toistavat glykolyysin vaiheet vastakkaiseen suuntaan ja samat entsyymit katalysoivat niitä, paitsi 4 reaktiota:

1. Pyruvaatin muuntaminen oksaloasetaatiksi (pyruvaattikarboksylaasientsyymi)
2. Oksaloasetaatin transformaatio fosfoenolipyruvaatissa (entsyymi fosfoenolipyruvaattikarboksykinaasi)
3. Fruktoosi-1,6-difosfaatin muuntaminen fruktoosi-6-fosfaatiksi (fruktoosi-1,6-difosfataasientsyymi)
4. Glukoosi-6-fosfaatin muuttuminen glukoosiksi (glukoosi-6-fosfataasin entsyymi)

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

Rooli kehossa

Kun ihmiskehossa paastetaan aktiivisesti ravinteita (glykogeeni, rasvahapot). Ne hajoavat aminohappoiksi, ketohappoiksi ja muiksi ei-hiilihydraattiyhdisteiksi. Useimmat näistä yhdisteistä eivät erittyä kehosta, vaan ne kierrätetään. Aineet kulkeutuvat verestä muille kudoksille maksaan, ja niitä käytetään glukoogeneesissä glukoosin synteesissä, joka on kehon tärkein energialähde. Näin ollen kun keho on tyhjentynyt, glukooneeneesi on tärkein energialähteiden toimittaja.

muistiinpanot

1. ↑ Visuaalinen biokemia. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, s. 332

viittaukset

• Etsi ja järjestä alaviitteinä linkkejä hyvämaineisiin lähteisiin, jotka vahvistavat kirjoitetun.
• Täytä artikkeli (artikkeli on liian lyhyt tai sisältää vain sanakirjan määritelmän).

Wikimedia Foundation. 2010.

Katso, mitä "glukoneogeneesi" on muissa sanakirjoissa:

glukoneogeneesi - glukoneogeneesi... Ortografinen sanakirja-viite

GLUCONEOGENESIS - glukoosin muodostumisprosessi eläinrungossa (pääasiassa maksassa) proteiineista, rasvoista ja muista aineista, jotka eivät ole hiilihydraatteja, esimerkiksi glyseriinistä... Suuri Encyclopedic Dictionary

GLUCONEOGENESIS - biokem. glukoosin muodostuminen ei-hiilihydraatti-prekursoreista. Yhteinen keskus, tapa G. elävissä organismeissa on glukoosin biosynteesi pyruvisesta pyruvaatiksi. Yleinen yhtälö G: 2 pyruvaatti + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Biologinen tietosanakirja

glukoneogeneesi - katso glukogeneesi. (Lähde: ”Mikrobiologia: termien sanasto”, N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Mikrobiologian sanakirja

glükoneogeneesi - n., synonyymien lukumäärä: 1 • reaktio (33) ASIS Synonym Dictionary. VN Trishin. 2013... Synonyymien sanakirja

glukoosi - - glukoosin biosynteesi, etenee samalla tavalla kuin glykolyysi, mutta vastakkaiseen suuntaan... Lyhyt sanasto biokemiallisista termeistä

Glukonogeneesi - Glukoosibiosynteesi ei-hiilihydraattityyppisistä esiasteista, kuten pyruvaatista, aminohapoista, glyseriinistä [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf].

Glukonogeneesi on prosessi, jossa proteiinista, rasvasta ja muista aineista (ei hiilihydraateista) muodostuu eläimen elimistössä (pääasiassa maksassa) glukoosin muodostuminen, esimerkiksi glyserolista. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS, prosessi, jossa muodostuu glukoosia eläimen kehossa...... Encyclopedic sanakirja

GLUCONEOGENESIS - (kreikkalaiselta. Glykys makea, neos uusi ja synnynnäinen syntymä, linja), monosakkaridien (Ch. Arg. Glukoosi) synteesi ei-hiilihydraatti-prekursoreista, joita esiintyy elävissä soluissa entsyymien vaikutuksesta. G. suoritettiin vastakkaiseen suuntaan...... Kemiallinen tietosanakirja

GLUCONEOGENESIS - esimerkiksi glukoosin muodostuminen eläinorganismissa (pääasiassa maksassa) proteiineista, rasvoista jne. (Esimerkiksi hiilihydraateista). glyseriinistä. Metsästys: uros ja naaras (yllä)... Luonnontieteet. Encyclopedic-sanakirja

Glukoneogeneesiä. Maksan rooli hiilihydraattien aineenvaihdunnassa;

ATP: n vapautuminen aerobisessa glukoosin hajoamisessa.

ATP: n muodostuminen glykolyysin aikana voi edetä kahdella tavalla:

1. Substraatin fosforylaatio, kun ATP: n synteesi ADP: stä ja H: sta₃RO₄ käytetään substraatin makrillisen sidoksen energiaa.

2. Oksidatiivinen fosforylaatio, joka johtuu elektronin ja protonin siirron energiasta CPE: n (kudos hengityskompleksit) varrella.

Aerobisissa olosuhteissa 2 NADH-molekyyliä → hengitysketjua tallennetaan ja muodostavat 3,2 = 6 ATP-molekyyliä. (Hengitysketjussa, joka hapettaa NADH: a, on kolme fosforylaatiopistettä - nämä ovat I, III, IV. Hengitysketjun kompleksit molekyyliä O kohti₂ - 3 molekyyliä H₃RO₄. (P / O = 3) on fosforylaatiokerroin, jossa otetaan huomioon 2 ATP-molekyyliä, jotka on syntetisoitu fosforylaatioreaktioissa pyruvaatin muodostusvaiheeseen, ensimmäisessä vaiheessa saadaan 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Jos FAD: stä riippuvia substraatteja hapetetaan hengitysketjussa, niin konjugointipisteet pysyvät 2: III ja IV komplekseina (P / O = 2) molekyyliä O kohti₂ - 2 molekyyliä H₃RO₄.

Näin ollen kolmannen vaiheen aikana Krebs-syklin vetyluovuttajan ja oikean energiatoiminnon ansiosta saamme 24 ATP: tä.

Kaiken kaikkiaan kolmessa 1 moolin glukoosin aerobisen hapetuksen vaiheessa saadaan 38 moolia ATP: tä.

Glukoosin hajoamisen kokonaisenergia on 2880 kJ / mol. Suurenergisen ATP-sidoksen hydrolyysin vapaa energia on 50 kJ / mol. ATP: n synteesissä glukoosin hapetuksessa käytetään 38 50 = 1900 kJ, joka on 65% glukoosin hajoamisen kokonaisenergiasta. Tämä on glukoosin suurin mahdollinen energiatehokkuus.

Anaerobisen glykolyysin arvo.

Anaerobinen glykolyysi on pienestä energiatehokkuudesta huolimatta tärkein luuston lihaksen energian lähde intensiivisen työn alkuvaiheessa, so. olosuhteissa, joissa hapen saanti on rajallinen.

Lisäksi kypsät punasolut erittävät energiaa glukoosin anaerobisen hapettumisen kautta, koska niillä ei ole mitokondrioita.

Glukoneogeneesi on glukoosin synteesi ei-hiilihydraatti-aineista.

Glukoneogeneesin tärkeimmät substraatit:

Laktaatti on anaerobisen glykolyysin tuote erytrosyytteissä ja työskentelevissä lihaksissa, sitä käytetään jatkuvasti glukoogeneesissä.

Glyseriini vapautuu rasvojen hydrolyysin aikana tai harjoituksen aikana.

Aminohapot muodostuvat lihasproteiinien hajoamisen aikana, ja ne sisältyvät glukoogeneesiin, jossa on pitkittynyt paasto tai pitkittynyt lihastyö.

Krebs-syklin substraatit

Rasvahapot eivät voi toimia glukoosin lähteenä.

Kaavio substraattien sisällyttämisestä gluko- geneesiin.

Glukonogeneesi tarjoaa kehon tarvetta glukoosille tapauksissa, joissa maksan glykogeeni ei kompensoi glukoosin vähenemistä. Esimerkiksi: suhteellisen pitkä paasto tai jyrkkä hiilihydraattien rajoitus ruokavaliossa.

Veren glukoosipitoisuuden ylläpitäminen pitkällä paastolla ja voimakkaalla fyysisellä rasituksella. Anaerobisissa olosuhteissa lihakset käyttävät vain glukoosia energian tarpeisiin;

Glukoosin jatkuva syöttäminen energialähteenä on ehdottoman välttämätöntä hermokudokselle (aivot) ja punasoluille.

Glukoosi on tarpeen myös rasvakudokselle glyserolin syntetisoimiseksi, joka on olennainen osa lipidejä.

Glyoneogeneesin prosessi tapahtuu pääasiassa maksassa ja vähemmän intensiivistä munuaisten kortikaalisessa aineessa sekä suoliston limakalvossa.

Glykolyysireaktiot tapahtuvat sytosolissa, ja osa glukoneogeneesireaktioista tapahtuu mitokondrioissa.

Eri substraattien sisällyttäminen glykoneogeneesiin riippuu kehon fysiologisesta tilasta.

Glükoneogeneesin kokonaisyhtälö:

Merkittävin glukoosin muodostuminen, lähinnä pyruvaatista, koska se muuntuu helposti pääglykogeeniseksi aminohappoksi - alaniiniksi, sekä maitohappoksi, joka, kun lihas lihakset vaikuttavat huomattavasti veressä, maksassa LDH: n vaikutuksesta hapettuu pyruvaattia. Krebs-syklin substraattien katabolian aikana muodostuu oksaloasetaattia, joka sisältyy myös glukoogeneesin reaktioon.

Glyoneogeneesin päävaiheet sattuvat yhteen glykolyysireaktioiden kanssa, ja samat entsyymit katalysoivat niitä, vain ne etenevät vastakkaiseen suuntaan.

Kuitenkin on erittäin tärkeä piirre, koska kinaasien, heksokinaasin, fosfofruk- kinaasin ja pyruvaattikinaasin katalysoimat kolme glykolyysireaktiota ovat peruuttamattomia. Nämä esteet ohitetaan glukoogeneesissä erityisten reaktioiden kautta.

Harkitse glukoogeneesireaktioita, jotka poikkeavat glykolyysireaktioista ja esiintyvät glukoneogeneesissä käyttäen muita entsyymejä.

1. Fosfoenolipyruvaatin muodostuminen pyruvaatista (ohittamalla pyruvaattikinaasireaktio).

Reaktiota katalysoi kaksi entsyymiä: pyruvaattikarboksylaasi ja fosfoenolipyruvaattikarboksykinaasi.

Ensimmäinen reaktio tapahtuu mitokondrioissa. Entsyymipyruvaattikarboksylaasi on biotiiniriippuvainen (karboksylointireaktiot soluissa tapahtuu H-vitamiinin osallistuessa):

Pyruvaatti + CO₂ + ATP + H₂Tietoja pyruvaattikarboksylaasioksaloasetaatista (SCHUK) + ADP + H₃RO₄

Reaktio etenee käyttäen ATP: tä.

Sitten reaktioon tulee toinen oma glukoneogeneesin entsyymi, fosfoenolipyruvaattikarboksylaasi, reaktio etenee sytosolissa:

SchUK + GTP fosforolipiruvatcarbokskniaza Fostoenolpyruvaatti + KYLLÄ₂ + GDF

Tässä reaktiossa fosfenolipyruvaatin maktoergisen sidoksen muodostuminen johtuu GTP: n energiasta, kun taas oksaloasetaatin dekarboksylointi tapahtuu.

Tätä seuraa glykolyysireaktiot vastakkaiseen suuntaan fruktoosi-1,6-difosfaatin muodostuksen vaiheeseen nähden.

1. Fruktoosi-1,6-difosfaattihydrolyysi (ohittamalla fosfofrukokinaasireaktio).

Fruktoosi-1,6-difosfaatti + H₂Tietoja Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-fosfaatista + N₃RO₄

1. Fruktoosi-6-fosfaatin hydrolyysi (ohittamalla heksokinaasireaktio)

Entsyymi - fosfataasi-glukoosi-6-fosfaatti - fosfoheksoisomeraasi.

Glukoosi-6-fosfaatti + N₂Glukoosi-6-fosfataasi-glukoosi + N₃RO₄

Vapaa glukoosi, joka muodostuu tämän reaktion aikana, tulee maksasta verenkiertoon ja kudokset hyödyntävät sitä.

Glukoneogeneesin energian tasapaino pyruvaatista: 6 moolia ATP: tä kulutetaan 1 moolin glukoosin ja 2 moolin pyruvaatin synteesiin.

tärkeä glyserogeneesi glyseriinistä ja aminohapot.

Paastoamisen aikana, kun rasvahapot kulutetaan voimakkaasti energialähteinä, glyseriini tuotetaan suurina määrinä, mikä ATP: n aktivoimana glyserokinaasin vaikutuksesta muuttuu a-glyserofosfaatiksi, minkä jälkeen glyserofosfaat dehydrogenaasi hapettaa sen fosfodioksiasetoni-glykolyysialustaksi.

Lisäksi fosfodioksiasetonia käytetään glukoosin synteesissä, so. glükoneogeneesissä.

Glukoneogeneesi laktaatista.

Aerobisen glykolyysin aikana muodostunut laktaatti muunnetaan maksassa pyruvaatiksi, ja voimakkaasti työskenteleviin lihaksiin muodostunut laktaatti tulee veren ja sitten maksaan ja muunnetaan LDH: n, joka sisältyy glukooneeneesiin, pyruvaatiksi, ja tuloksena oleva glukoosi tulee veren ja imeytyy verenkiertoon lihakset - tätä sekvenssiä kutsutaan Corey-sykliksi tai glukoosi-laktaattijaksoksi.

Jokaiselle glukoone- geneesin aikana käytetylle laktaattimolekyylille kulutetaan kolme ATP-molekyyliä (tarkemmin sanoen kaksi ATP: tä ja yksi GTP); Koska glukoosin muodostuminen vaatii 2 molekyyliä laktaattia, glukooneenien kokonaisprosessi laktaatista kuvataan seuraavasti:

2 laktaattia + 6 ATP + 6 N₂Tietoja → glukoosista + 6 ADP + 6 N₃RO₄.

Tuloksena oleva glukoosi voi palata lihaksiin ja muuttua maitohapoksi.

Glukoosi + 2 ADP + 2 N₃RO₄ → 2 laktaattia + 2 ATP + 2 N₂O.

Näin ollen Corey-syklin (glukoosi-laktaattisykli) vaikutuksesta työ lihakset tuottavat 2 ATP: tä kuluttamalla 6 ATP: tä maksassa.

GLUKOOSIN SYNTHESISTI LIVERISSA (GLUCONEOGENESIS)

Glukoneogeneesi on prosessi, jossa syntetisoidaan glukoosia ei-hiilihydraatti-aineista. Nisäkkäillä tämä toiminto suoritetaan pääasiassa maksassa, vähemmässä määrin - munuaisissa ja suoliston limakalvojen soluissa. Glyoneogeneesin pääasialliset substraatit ovat pyruvaatti, laktaatti, glyseriini, aminohapot (kuvio 10).

Glukonogeneesi tarjoaa keholle glukoosin tarpeen niissä tapauksissa, joissa ruokavalio sisältää riittämättömän määrän hiilihydraatteja (liikunta, paasto). Pysyvä glukoosin saanti on erityisen tärkeää hermostolle ja punasoluille. Kun glukoosipitoisuus veressä laskee alle tietyn kriittisen tason, aivojen toiminta on heikentynyt; vakavassa hypoglykemiassa esiintyy kooma ja kuolema voi tapahtua.

Glyogeenin tarjonta elimistössä riittää täyttämään aterioiden välisen glukoosin vaatimukset. Kun hiilihydraatti tai täysi nälkä, samoin kuin pitkäaikaisen fyysisen työn olosuhteissa, glukoosi-pitoisuus ylläpitää glukoosipitoisuutta veressä. Tähän prosessiin voi osallistua aineita, jotka voivat muuttua pyruvaatiksi tai millä tahansa muulla glukoneogeneesimetaboliitiksi. Kuvio esittää pisteitä, joissa primaariset substraatit on sisällytetty glukoogeneesiin:

Glukoosi on välttämätön rasvakudokselle glyserolin lähteenä, joka on osa glyseridejä; sillä on merkittävä rooli sitruunahapposyklien metaboliittien tehokkaiden pitoisuuksien ylläpitämisessä monissa kudoksissa. Myös olosuhteissa, joissa suurin osa kehon kaloreista on rasvaa, on aina tietty tarve glukoosille. Lisäksi glukoosi on ainoa polttoaine luuston lihaksen työlle anaerobisissa olosuhteissa. Se on maitosokerin (laktoosin) esiaste rintarauhasissa ja sikiö kuluttaa sitä aktiivisesti kehitysajan aikana. Glyoneogeneesin mekanismia käytetään kudosten aineenvaihduntatuotteiden, kuten lihasten ja punasolujen muodostaman laktaatin, poistamiseksi, glyseroli, joka muodostuu jatkuvasti rasvakudoksesta.

Eri substraattien sisällyttäminen glukoogeneesiin riippuu kehon fysiologisesta tilasta. Laktaatti on anaerobisen glykolyysin tuote punasoluissa ja työ lihaksissa. Glyseriini vapautuu rasvan hydrolyysin aikana rasvakudoksessa adsorptioaikana tai harjoituksen aikana. Aminohapot muodostuvat lihasproteiinien hajoamisen seurauksena.

Seitsemän glykolyysireaktiota on helposti palautettavissa ja niitä käytetään glukooneeneesissä. Kolme kinaasireaktiota ovat kuitenkin peruuttamattomia ja ne on vaihdettava (kuva 12). Täten fruktoosi-1,6-difosfaatti ja glukoosi-6-fosfaatti defosforyloidaan spesifisillä fosfataaseilla, ja pyruvaatti fosforyloidaan fosforolipyruvaatin muodostamiseksi kahden välivaiheen kautta oksaloasetaatin kautta. Oksaliasetaatin muodostumista katalysoi pyruvaattikarboksylaasi. Tämä entsyymi sisältää biotiinia koentsyyminä. Oksaloasetaatti muodostuu mitokondrioissa, kuljetetaan sytosoliin ja se sisältyy glukooneeneesiin. Huomiota on kiinnitettävä siihen, että kukin irreversiibelistä glykolyysireaktiosta yhdessä vastaavan irreversiibelin glukoneogeneesireaktion kanssa muodostaa syklin, jota kutsutaan substraatiksi:

Tällaisia ​​jaksoja on kolme - kolmen peruuttamattoman reaktion mukaan. Nämä syklit toimivat säätelymekanismien soveltamispisteinä, minkä seurauksena metaboliittien virtaus muuttuu joko glukoosin hajoamispolun tai synteesireitin varrella.

Ensimmäisen substraattisyklin reaktioiden suuntaa säätelevät pääasiassa glukoosipitoisuus. Ruuansulatuksen aikana glukoosipitoisuus veressä kasvaa. Glukokinaasiaktiivisuus näissä olosuhteissa on suurin. Tämän seurauksena glykolyyttisen reaktion glukoosi-glukoosi-6-fosfaatti kiihdytetään. Lisäksi insuliini indusoi glukokinaasisynteesiä ja nopeuttaa siten glukoosin fosforylaatiota. Koska glukoosi-6-fosfaatti ei estä maksa glukokinaasia (toisin kuin lihasheksokinaasi), pääosa glukoosi-6-fosfaatista on suunnattu glykolyyttisen reitin varrelle.

Glukoosi-6-fosfaatin konversiota glukoosiksi katalysoi toinen spesifinen fosfataasi - glukoosi-6-fosfataasi. Sitä esiintyy maksassa ja munuaisissa, mutta se ei ole lihaksissa ja rasvakudoksessa. Tämän entsyymin läsnäolo sallii kudoksen toimittaa glukoosia verelle.

Glykogeenin hajoaminen glukoosi-1-fosfaatin muodostumisena on fosforylaasi. Glykogeenin synteesi etenee täysin eri tavalla uridiinidifosfaatti- glukoosin muodostumisen kautta, ja glykogeenisyntaasi katalysoi sitä.

Toinen substraattisykli: fruktoosi-1,6-bisfosfaatin konversio fruktoosi-6-fosfaatiksi katalysoituu spesifisellä entsyymillä fruktoosi-1,6-bisfosfataasilla. Tämä entsyymi esiintyy maksassa ja munuaisissa, se löytyi myös hiertyneestä lihasta.

Toisen substraattisyklin reaktioiden suunta riippuu fosfofrukokinaasin ja fruktoosi-1,6-bisfosfaattifosfataasin aktiivisuudesta. Näiden entsyymien aktiivisuus riippuu fruktoosi-2,6-bisfosfaatin pitoisuudesta.

Fruktoosi-2,6-bisfosfaatti muodostetaan fruktoosi-6-fosfaatin fosforylaatiolla bifunktionaalisen entsyymin (BIF) kanssa, joka myös katalysoi käänteistä reaktiota.

Kinaasiaktiivisuus tapahtuu, kun bifunktionaalinen entsyymi on defosforyloidussa muodossa (BIF-OH). BIF: n defosforyloitu muoto on ominaista imeytymisaikalle, kun insuliini-glukagoni -indeksi on korkea.

Kun insuliini- glukagoni -indeksi on alhainen pitkälle paastoamisjaksolle, BIF-fosforylaatio ja sen fosfataasiaktiivisuuden ilmentyminen tapahtuvat, mikä johtaa fruktoosi-2,6-bisfosfaatin määrän vähenemiseen, glykolyysin hidastumiseen ja siirtymiseen glukooneeniiniin.

Kinaasi- ja fosfataasireaktioita katalysoivat BIF: n erilaiset aktiiviset kohdat, mutta kussakin entsyymin kahdesta tilasta - fosforyloitu ja defosforyloitu - yksi aktiivisista kohdista on estetty.

Lisäyspäivä: 2015-09-18; Katsottu: 1298; TILAUSKIRJA

Glukonogeneesi maksassa

Glukoneogeneesi on glukoosin synteesi ei-hiilihydraattituotteista. Tällaisia ​​tuotteita tai metaboliitteja ovat pääasiassa maitohappo ja pyruvihappo, ns. Glykogeeniset aminohapot ja monet muut yhdisteet. Toisin sanoen glukoosiprekursorit glukoogeneesissä voivat olla pyruvaatti tai mikä tahansa yhdiste, joka muunnetaan pyruvaatiksi katabolian aikana tai jokin trikarboksyylihapposyklin välituotteista. Selkärankaisilla glukoneogeneesi on voimakkainta maksassa ja munuaisissa (aivokuoressa).

Suurin osa glukoogeneesin vaiheista on glykolyysireaktioiden kääntyminen. Vain kolme glykolyysireaktiota (heksokinaasi, fosfofruktokinaasi ja pyruvaattikinaasi) ovat peruuttamattomia, joten muita entsyymejä käytetään glukoogeneesin prosessissa kolmessa vaiheessa. Harkitse glukoosisynteesin kulkua pyruvaatista.

Fosfeniolipyruvaatin muodostuminen pyruvaatista. Fosfeniolipyruvaatin synteesi suoritetaan useissa vaiheissa. Aluksi pyruvaatti pyruvaattikarboksylaasin vaikutuksesta ja CO: n osallistuessa₂ ja ATP on karboksyloitu (niin sanottu aktiivinen CO-muoto)₂, jonka muodostamisessa biotiini osallistuu ATP: n lisäksi.) muodostuu oksaloasetaattia:

Sitten dekarboksyloinnin ja fosforylaation seurauksena entsyymin fosfoenolipyruvaattikarboksykinaasin vaikutuksesta (entsyymin nimi annetaan käänteisellä reaktiolla), oksaloasetaatti muunnetaan fosfoenolipyruvaatiksi. Fosfaattijäännöksen luovuttaja reaktiossa on guanosiinitrifosfaatti (GTP):

Myöhemmin havaittiin, että sekä sytoplasma että mitokondriaaliset entsyymit osallistuvat fosfoenolipyruvaatin muodostumiseen.

Ensimmäinen vaihe on mitokondrioissa (kuva 88). Pyruvaattikarboksylaasi, joka katalysoi tätä reaktiota, on allosteerinen mitokondriaalinen entsyymi. Asetyyli-CoA: ta tarvitaan tämän entsyymin allosteerisena aktivaattorina. Mitokondriaalinen kalvo on läpäisemätön tuloksena olevalle oksaloasetaatille. Jälkimmäinen on myös palautettu malokondrioissa malaatissa:

Reaktio etenee mitokondriaalisen NAD-riippuvaisen malaattihydrogenaasin osallistumisen myötä. Mitokondrioissa NADH: n suhde₂/ NAD on suhteellisen suuri, ja siksi intramitokondriaalinen oksaloasetaatti voidaan helposti palauttaa malaatiksi, joka helposti lähtee mitokondrioista ja joka kulkee mitokondriomembraanin läpi. Sytoplasmassa NADH: n suhde₂/ OVER on hyvin pieni ja malaatti hapetetaan jälleen oksaloasetaatiksi, kun mukana on sytoplasminen NAD-riippuvainen malaattihydrogenaasi:

Oksaloasetaatin jatkuva muuntaminen fosfoenolipyruvaatiksi tapahtuu solun sytoplasmassa. Kuviossa 1 Kuvio 89 kuvaa edellä mainittua menetelmää fosfoenolipyruvaatin muodostamiseksi pyruvaatista.

Fruktoosi-1,6-difosfaatin muuntaminen fruktoosi-6-fosfaatiksi. Pyruvaattista muodostunut fosfoenolipyruvaatti muunnetaan fruktoosi-1,6-difosfaatiksi reversiibelien glykolyysireaktioiden sarjan seurauksena. Tätä seuraa fosfofrukokinaasireaktio, joka on peruuttamaton. Glukonogeneesi ohittaa tämän endergonisen reaktion. Fruktoosi-1,6-difosfaatin konversio fruktoosi-6-fosfaatiksi katalysoidaan spesifisellä fosfataasilla:

On huomattava, että AMP inhiboi fruktoosi-bis-fosfataasia ja aktivoi ATP: llä, ts. Nämä nukleotidit vaikuttavat fruktoosi-bis-fosfataasiin, päinvastoin kuin niiden vaikutus fosfofrukokinaasiin (katso s. 329). Kun AMP: n pitoisuus on alhainen ja ATP: n pitoisuus on korkea, glukoneogeneesiä stimuloidaan. Sitä vastoin, kun ATP / AMP-suhde on alhainen, solussa tapahtuu glukoosin halkaisu.

Glukoosin muodostuminen glukoosi-6-fosfaatista. Seuraavassa glukoosibiosynteesin käänteisessä vaiheessa fruktoosi-6-fosfaatti muunnetaan glukoosi-6-fosfaatiksi. Jälkimmäinen voidaan defosforyloida (so. Reaktio ohittaa heksokinaasireaktion) entsyymin glukoosi-6-fosfataasin vaikutuksen alaisena:

Kuviossa 1 89 esittää "ohituksen" reaktioita glukoosin biosynteesissä pyruvaatista ja laktaatista. On mielenkiintoista huomata, että glykolyysin, joka esiintyy voimakkaasti lihaskudoksessa aktiivisen aktiivisuutensa aikana, ja glukoneogeneesin, erityisesti maksakudoksen ominaispiirteiden, välillä on läheinen suhde. Kun lihasaktiivisuus on lisääntynyt lisääntyneen glykolyysin seurauksena, ylimäärä maitohappoa diffundoituu vereen. Merkittävä osa maksan ylimääräisestä laktaatista muunnetaan glukoosiksi (glukoneogeneesi). Maksa muodostunut glukoosi voidaan sitten käyttää energialähteeksi, joka on välttämätön lihaskudoksen aktiivisuudelle. Glykolyysiprosessien suhde lihaskudokseen ja glukoneogeneesiin maksassa on esitetty kaaviossa.

Pyruvaatin aerobinen aineenvaihdunta

Solut, jotka ovat huonosti hapen mukana, voivat olla osittain tai kokonaan olemassa glykolyysin energian vuoksi. Useimmat kudokset saavat kuitenkin energiaa pääasiassa aerobisten prosessien (esimerkiksi pyruvaatin hapetuksen) vuoksi. Glykolyysin aikana pyruvihappo palautuu ja muuttuu maitohapoksi - anaerobisen aineenvaihdunnan lopputuotteeksi; aerobisen transformaation tapauksessa pyruvihappo hapetetaan dekarboksyloimalla, jolloin muodostuu asetyyli-CoA, joka voidaan sitten hapettaa veteen ja CO: ksi₂.

Pyruvaatin hapettaminen asetyyli-CoA: ksi (pyrovihapon hapetettava dekarboksylointi)

Pyruvaatin dehydrogenaasijärjestelmän katalysoimana pyruvaatin hapettuminen asetyyli-CoA: ksi etenee useissa vaiheissa (kuvio 90). Siihen osallistuvat kolme entsyymiä (pyruvaattidehydrogenaasi, lipoatasetyylitransferaasi, lipoamididehydrogenaasi) ja viisi koentsyymiä (NAD, FAD, tiamiinidifosfaatti, lipoehapon amidi ja koentsyymi A). Kokonaisuudessaan reaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Pyruvaatti + NAD + HS-KoA -> asetyyli-CoA + NADH₂ + CO₂

Reaktioon liittyy normaalin vapaan energian merkittävä väheneminen ja se on käytännössä peruuttamaton.

Pyruvaatin oksidatiivisen dekarboksyloinnin ensimmäinen vaihe katalysoidaan pyruvaatti-dehydrogenaasin (E₁); Koentsyymi tässä reaktiossa on TDF. Katkaisee₂, ja hydroksietyylijohdannainen TDF muodostetaan pyruvaatista:

Prosessin toisessa vaiheessa kompleksin E hydroksietyyliryhmä₁ - THP-CHOH-CH₃ siirretään lipohappoamidiin, joka puolestaan ​​liittyy lipoatasetyylitransferaasin entsyymiin (E₂). Asetyyli liittyy lipoehappoamidin pelkistettyyn muotoon ja TDF-E vapautuu.₁.

Asetyyli-lipoaatti (joka on liitetty entsyymikompleksiin) vuorovaikuttaa sitten koentsyymi A: n kanssa (kolmas vaihe). Reaktiota katalysoi lipoaattietyylitransferaasientsyymi (E₂). Muodostuu asetyyli-CoA, joka on erotettu entsyymikompleksista:

Neljännessä vaiheessa pelkistetyn lipohapon hapettuminen disulfidimuodoksi tapahtuu. Reaktiota katalysoi lipoamididehydrogenaasientsyymi (E₃), joka sisältää FAD: n koentsyymiä, joka pystyy vähentämään t

Lopuksi viidennessä vaiheessa E₃-FADH₂ hapettu NAD. Reaktion tuloksena hapetettu muoto E regeneroidaan.₃-FAD ja NADH muodostuvat₂:

Oksidatiivisen dekarboksylaation prosessissa muodostunut asetyyli-CoA hapetetaan edelleen CO: n muodostumisen myötä₂ ja H₂A. Toisin sanoen asetyyli-CoA: n täydellinen hapettuminen tapahtuu trikarboksyylihapposyklissä tai Krebs-syklissä. Tämä prosessi samoin kuin pyruvaatin oksidatiivinen dekarboksylointi tapahtuu solujen mitokondrioissa.

Glyoksylaattisykli

Glyoneogeneesin prosessissa korkeammissa kasveissa ja mikro-organismeissa glyoksylaattisyklillä on tärkeä rooli. Tämän syklin ansiosta korkeammat kasvit ja mikro-organismit kykenevät muuttamaan hiilivetymetaboliitteja ja siten asetyyli-CoA: ta hiilihydraateiksi. Eläinsoluissa ei ole glyke- nyylaattisyklin kahta keskeistä entsyymiä: isositraattia lyaasia ja malaattisyntaasia, ja siksi tätä sykliä ei voida suorittaa niissä.

Glyoksylaattisyklin yleinen kaavio voidaan esittää seuraavasti:

glukoneogeneesin

Glukoneogeneesi on glukoosin synteesi ei-hiilihydraattisista aineista, jotka esiintyvät pääasiassa maksassa, ja vähemmän intensiivisesti munuaisten ja suolen limakalvon kortikaalisessa aineessa.

Glyoneogeneesin tehtävänä on ylläpitää veren glukoosipitoisuuksia pitkittyneen paastoamisen ja voimakkaan fyysisen rasituksen aikana. Pysyvä glukoosinotto energialähteenä on erityisen tarpeen hermokudoksen ja punasolujen osalta.

Gluconeogenesis-substraatit - PVC, maitohappo, glyseriini, aminohapot. Niiden sisällyttäminen glukoogeneesiin riippuu organismin fysiologisesta tilasta.

Suurin osa glukoogeneesin reaktioista on käänteinen glykolyysi. Samat entsyymit katalysoivat ne kuin vastaavat glykolyysireaktiot.

Kolme glykolyysireaktiota (heksokinaasi (1), fosfofruktokinaasi (3), pyruvaatti (10)) ovat irreversiibeliä, ja glukooneeneesin aikana muut entsyymit toimivat näissä vaiheissa.

PVC: n glukoosin synteesi.

Ensimmäinen vaihe on fosforolipyruvaatin muodostuminen PVC: stä.

a) PVA: n karboksylointi pyruvaattikarboksylaasin vaikutuksesta ja oksaloasetaatin muodostuminen mitokondrioissa:

Pyruvaattikarboksylaasi on mitokondriaalinen entsyymi, jonka allosteerinen aktivaattori on asetyyli-KoA. Oksaloasetaatille mitokondriomembraani on läpäisemätön, minkä vuoksi mitokondrioissa oleva oksaloasetaatti muuttuu malaatiksi, kun mitokondrioiden NAD-riippuvainen malaatidehydrogenaasi osallistuu:

Malaatti poistuu mitokondrioista mitokondriomembraanin läpi sytosoliin, jossa sytoplasmisen NAD-riippuvaisen malaatti dehydrogenaasin vaikutuksesta hapetetaan oksaloasetaatiksi:

b) oksaloasetaatin dekarboksylointi ja fosforylaatio tapahtuvat solun sytosolissa muodostamalla fosfoenolipyruvaattia; entsyymi - fosfoenolipyruvaattikarboksylaasi:

Vaihe 2 - fruktoosi-1,6-bisfosfaatin konversio fruktoosi-6-fosfaatiksi.

Reversiibelien glykolyysireaktioiden seurauksena fosfoenolipyruvaatti muunnetaan fruktoosi-1,6-fosfaatiksi. Tätä seuraa peruuttamaton fosfolystokinaasiglykolyysireaktio. Glukonogeneesi ohittaa tämän reaktion:

Kolmas vaihe on glukoosin muodostuminen fruktoosista-6-fosfaatista.

Fruktoosi-6-fosfaatti muunnetaan glukoosi-6-fosfaatiksi, joka defosforyloituu (reaktio menee heksokinaasin ympäri) glukoosi-6-fosfataasin vaikutuksesta:

194.48.155.245 © studopedia.ru ei ole lähetettyjen materiaalien tekijä. Mutta tarjoaa mahdollisuuden vapaaseen käyttöön. Onko tekijänoikeusrikkomusta? Kirjoita meille | Ota yhteyttä.

Poista adBlock käytöstä!
ja päivitä sivu (F5)
erittäin tarpeellinen