Giai đoạn Gluconeogenesis (phản ứng) và quy định



các gluconeogenesis Đó là một quá trình trao đổi chất xảy ra ở hầu hết các sinh vật, bao gồm cả thực vật, động vật và các loại vi sinh vật khác nhau. Nó bao gồm sự tổng hợp hoặc hình thành glucose từ các hợp chất chứa carbon không phải là carbohydrate, chẳng hạn như axit amin, glycogens, glycerol và lactate.

Đây là một trong những cách chuyển hóa carbohydrate của loại đồng hóa. Tổng hợp hoặc hình thành các phân tử glucose có mặt chủ yếu ở gan và ở mức độ thấp hơn ở vỏ thận của người và động vật.

Quá trình đồng hóa này xảy ra theo ý nghĩa ngược của con đường dị hóa glucose, có các enzyme đặc hiệu khác nhau trong các điểm không thể đảo ngược của glycolysis.

Gluconeogenesis rất quan trọng để tăng nồng độ glucose trong máu và các mô trong trường hợp hạ đường huyết. Nó cũng làm giảm nồng độ carbohydrate trong thời gian dài hoặc trong các tình huống khác.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
    • 1.1 Đây là một quá trình đồng hóa
    • 1.2 Cung cấp glucose
  • 2 giai đoạn (phản ứng) của gluconeogenesis
    • 2.1 Tuyến đường tổng hợp
    • 2.2 Hoạt động của enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase
    • 2.3 Hoạt động của enzyme fructose-1,6-bisphosphatase
    • 2.4 Hoạt động của enzyme glucose-6-phosphatase
  • 3 tiền chất Gluconeogen
    • 3.1 Lactate
    • 3.2 Pyruvate
    • 3.3 Glycerol và những người khác
  • 4 Điều hòa gluconeogenesis
  • 5 tài liệu tham khảo

Tính năng

Đây là một quá trình đồng hóa

Gluconeogenesis là một trong những quá trình đồng hóa của chuyển hóa carbohydrate. Thông qua cơ chế của nó, glucose được tổng hợp từ các tiền chất hoặc cơ chất được hình thành bởi các phân tử nhỏ.

Glucose có thể được tạo ra từ các phân tử sinh học đơn giản có bản chất protein, chẳng hạn như axit amin glucogen và glycerol, thứ hai đến từ quá trình lipol hóa của triglyceride trong mô mỡ.

Lactate cũng hoạt động như một chất nền và, ở mức độ thấp hơn, các axit béo chuỗi lẻ.

Cung cấp nguồn cung cấp glucose

Gluconeogenesis có tầm quan trọng lớn đối với sinh vật và đặc biệt là cơ thể con người. Điều này là do nó phục vụ để cung cấp trong những trường hợp đặc biệt nhu cầu glucose cao mà não cần (120 gram mỗi ngày, xấp xỉ).

Những bộ phận của cơ thể cần glucose? Hệ thống thần kinh, tủy thận, trong số các mô và tế bào khác, chẳng hạn như hồng cầu, sử dụng glucose làm nguồn năng lượng và carbon duy nhất hoặc chính.

Các cửa hàng glucose như glycogen được lưu trữ trong gan và cơ bắp chỉ đủ cho một ngày. Điều này mà không xem xét chế độ ăn kiêng hoặc các bài tập cường độ cao. Vì lý do này, thông qua gluconeogenesis, cơ thể được cung cấp glucose hình thành từ các tiền chất hoặc chất nền không carbohydrate khác.

Tương tự như vậy, tuyến đường này can thiệp vào cân bằng nội môi của glucose. Glucose được hình thành bởi con đường này, ngoài việc là một nguồn năng lượng, là chất nền của các phản ứng đồng hóa khác.

Một ví dụ về trường hợp này là trường hợp sinh tổng hợp các phân tử sinh học. Trong số đó glucoconjugates, glycolipids, glycoprotein và aminoazucares và các heteropolysacarit khác.

Các giai đoạn (phản ứng) của gluconeogenesis

Tuyến đường tổng hợp

Gluconeogenesis được thực hiện trong cytosol hoặc tế bào chất của tế bào, chủ yếu là gan và ở mức độ thấp hơn trong tế bào chất của các tế bào của vỏ thận..

Con đường tổng hợp của nó tạo thành một phần lớn các phản ứng của glycolysis (con đường dị hóa glucose), nhưng theo hướng ngược lại.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là 3 phản ứng glycolysis không thể đảo ngược về mặt nhiệt động học, sẽ được gluconeogenesis xúc tác bởi các enzyme cụ thể khác với các enzyme liên quan đến glycolysis, khiến các phản ứng xảy ra theo hướng ngược lại.

Chúng đặc biệt là những phản ứng glycolytic được xúc tác bởi các enzyme hexokinase hoặc glucokinase, phosphofurationokinase và pyruvate kinase.

Xem xét các bước quan trọng của quá trình tạo glucone được xúc tác bởi các enzyme cụ thể, việc chuyển đổi pyruvate thành phosphoenolpyruvate đòi hỏi một loạt các phản ứng.

Lần đầu tiên xảy ra trong ma trận ty thể với sự chuyển đổi pyruvate thành oxaloacetate, được xúc tác bởi pyruvate carboxylase.

Đổi lại, để oxaloacetate tham gia, nó phải được chuyển đổi thành malate bằng malate dehydrogenase ty thể. Enzyme này được vận chuyển bởi ty thể đến cytosol, nơi nó lại được chuyển thành oxaloacetate bởi malate dehydrogenase được tìm thấy trong tế bào chất của tế bào.

Hoạt động của enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase

Thông qua hoạt động của enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), oxaloacetate được chuyển thành phosphoenolpyruvate. Các phản ứng tương ứng được tóm tắt dưới đây:

Pyruvate + CO2 + H2O + ATP => Oxaloacetate + ADP + Ptôi + 2 giờ+

Oxaloacetate + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP

Tất cả những sự kiện này có thể làm biến đổi pyruvate thành phosphoenolpyruvate mà không cần sự can thiệp của pyruvate kinase, đặc hiệu cho con đường glycolytic.

Tuy nhiên, phosphoenolpyruvate bị biến đổi thành fructose-1,6-bisphosphate do tác dụng của các enzyme glycolytic xúc tác các phản ứng này theo cách thuận nghịch.

Hoạt động của enzyme fructose-1,6-bisphosphatase

Phản ứng tiếp theo thay thế hoạt động của phosphofurationokinase trong con đường glycolytic là phản ứng biến đổi fructose-1,6-bisphosphate thành fructose-6-phosphate. Enzym fructose-1,6-bisphosphatase xúc tác phản ứng này trong con đường gluconeogen, đó là thủy phân và được tóm tắt dưới đây:

Fructose-1,6-bisphosphate + H2Ôi => Fructose-6-phosphate + Ptôi

Đây là một trong những điểm điều hòa của gluconeogenesis, vì enzyme này cần có Mg2+ cho hoạt động của bạn. Fructose-6-phosphate trải qua phản ứng đồng phân hóa được xúc tác bởi enzyme phosphoglucoisomerase biến đổi nó thành glucose-6-phosphate.

Hoạt động của enzyme glucose-6-phosphatase

Cuối cùng, phản ứng thứ ba trong số các phản ứng này là chuyển đổi glucose-6-phosphate thành glucose.

Điều này tiến hành thông qua hoạt động của glucose-6-phosphatase xúc tác phản ứng thủy phân và thay thế cho hành động không thể đảo ngược của hexokinase hoặc glucokinase trong con đường glycolytic.

Glucose-6-phosphate + H2Ôi => Glucose + Ptôi

Enzyme glucose-6-phosphatase này được gắn vào mạng lưới nội chất của tế bào gan. Nó cũng cần đồng sáng lập Mg2+ để thực hiện chức năng xúc tác của nó.

Vị trí của nó đảm bảo chức năng của gan như một chất tổng hợp glucose để đáp ứng nhu cầu của các cơ quan khác.

Tiền chất Gluconeogen

Khi không có đủ oxy trong cơ thể, vì nó có thể xảy ra trong cơ bắp và hồng cầu trong trường hợp tập thể dục kéo dài, quá trình lên men glucose diễn ra; đó là glucose không bị oxy hóa hoàn toàn trong điều kiện yếm khí và do đó, lactate được sản xuất.

Sản phẩm tương tự này có thể đi vào máu và từ đó đến gan. Ở đó, nó sẽ hoạt động như một chất nền glucone, vì khi bước vào chu trình Cori, sữa mẹ sẽ biến thành pyruvate. Sự biến đổi này là do hoạt động của enzyme lactate dehydrogenase.

Lactate

Lactate là chất nền gluconeogen quan trọng của cơ thể con người và một khi dự trữ glycogen bị cạn kiệt, việc chuyển đổi lactate thành glucose giúp bổ sung lượng glycogen trong cơ bắp và gan..

Kim tự tháp

Mặt khác, thông qua các phản ứng tạo nên cái gọi là chu trình glucose-alanine, sự chuyển hóa pyruvate xảy ra.

Điều này được tìm thấy trong các mô gan thêm, làm cho sự biến đổi pyruvate thành alanine, một chất khác của chất nền gluconeogen quan trọng.

Trong điều kiện khắc nghiệt của việc nhịn ăn kéo dài hoặc thay đổi trao đổi chất khác, quá trình dị hóa protein sẽ là nguồn cung cấp axit amin glucogen như là một lựa chọn cuối cùng. Chúng sẽ tạo thành các trung gian của chu trình Krebs và tạo ra oxaloacetate.

Glycerol và những người khác

Glycerol là chất nền gluconeogen duy nhất có tầm quan trọng phát sinh từ quá trình chuyển hóa lipid.

Nó được giải phóng trong quá trình thủy phân triacylglyceride, được lưu trữ trong mô mỡ. Chúng được biến đổi bởi các phản ứng liên tiếp của quá trình phosphoryl hóa và khử hydro thành dihydroxyacetone phosphate, theo con đường gluconeogen để tạo thành glucose.

Mặt khác, một số axit béo chuỗi lẻ là gluconeogen.

Điều hòa gluconeogenesis

Một trong những kiểm soát đầu tiên của gluconeogenesis được thực hiện bằng cách ăn một loại thực phẩm có hàm lượng carbohydrate thấp, dẫn đến mức glucose bình thường trong máu.

Ngược lại, nếu lượng carbohydrate thấp, lộ trình gluconeogenesis sẽ rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu glucose của sinh vật..

Có các yếu tố khác liên quan đến sự điều hòa qua lại giữa glycolysis và gluconeogenesis: nồng độ ATP. Khi chúng ở mức cao, glycolysis bị ức chế, trong khi gluconeogenesis được kích hoạt.

Điều ngược lại xảy ra với mức AMP: nếu chúng cao, glycolysis được kích hoạt, nhưng gluconeogenesis bị ức chế.

Trong các phản ứng được xúc tác bởi các enzyme cụ thể trong gluconeogenesis có một số điểm kiểm soát nhất định. Cái nào? Nồng độ các chất nền và đồng yếu tố enzyme như Mg2+, và sự tồn tại của các chất kích hoạt như phosphofurationokinase.

Phosphofstallokinase được kích hoạt bởi AMP và ảnh hưởng của hormone tuyến tụy insulin, glucagon và thậm chí một số glucocorticoids.

Tài liệu tham khảo

  1. Mathews, Holde và Aéc. (2002). Hóa sinh (tái bản lần 3). Madrid: PEARSON
  2. Wikibooks. (2018). Nguyên tắc sinh hóa / Gluconeogenesis và Glycogenesis. Lấy từ: en.wikibooks.org
  3. Ray Shashikant. (Tháng 12 năm 2017). Gluconeogenesis Quy định, phép đo và rối loạn. Lấy từ: Researchgate.net
  4. Gluconeogenesis [PDF] Lấy từ: imed.stanford.edu
  5. Bài giảng 3-Glycolysis và Gluconeogenesis. [PDF] Lấy từ: chem.uwec.edu
  6. Gluconeogenesis [PDF] Lấy từ: chem.creighton.edu