GLUCONEOGENESIS

Gliukonogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių produktų. Tokie produktai arba metabolitai pirmiausia yra pieno ir piruvino rūgštis, vadinamosios glikogeninės amino rūgštys, glicerolis ir keletas kitų junginių. Kitaip tariant, gliukozės pirmtakai gliukonogenezėje gali būti piruvatas arba bet kuris junginys, kuris katabolizmo metu arba vienas iš trikarboksirūgšties ciklo tarpinių produktų paverčiamas piruvatu.

Stuburiniuose gyvūnuose gliukonogenezė yra intensyviausia kepenų ir inkstų ląstelėse (žievės ląstelėse).

Dauguma glikoneogenezės etapų yra atvirkštinė glikolizės reakcija. Tik 3 glikolizės reakcijos (heksokinazė, fosfo-frukokinazė ir piruvato kinazė) yra negrįžtamos, todėl glikoneogenezės procese 3 etapuose naudojami kiti fermentai. Apsvarstykite gliukozės sintezės kelią iš piruvato.

Fosfenolpiruvato susidarymas iš piruvato. Fosfenolpiruvato sintezė vykdoma keliais etapais. Iš pradžių piruvatas, veikiantis piruvato karboksilazės, ir CO dalyvaujant₂ ir ATP yra karboksilintas, kad susidarytų oksaloacetatas:

Tada dekarboksilinimo ir fosforilinimo, veikiant fosfofololpiruvato karboksilazės poveikiui, rezultatas oksaloacetatas paverčiamas fosfofenolpiruvatu. Fosfato liekanos donoras reakcijoje yra guanozino trifosfatas (GTP):

Nustatyta, kad fosfololpiruvato susidarymo procese dalyvauja citozolis ir mitochondrijų fermentai.

Pirmasis sintezės etapas vyksta mitochondrijose (10.6 pav.). Piruvato karboksilazė, kuri katalizuoja šią reakciją, yra allosterinis mitochondrijų fermentas. Acetil-CoA yra reikalingas kaip šio fermento allosterinis aktyvatorius. Mitochondrijų membrana yra nepralaidi gautam oksaloacetatui. Pastarasis čia, mitochondrijose, atkuriamas į malatą:

Reakcija vyksta dalyvaujant mitochondrijų NAD priklausomam malato dehidrogenazei. Mitochondrijose NADH / NAD + santykis yra santykinai didelis, todėl intramitochondrijų oksaloacetatas yra lengvai atkuriamas į malatą, kuris lengvai palieka mitochondrijas per mitochondrijų membraną. Cytosolyje NADH / NAD + santykis yra labai mažas, o malatas vėl oksiduojamas dalyvaujant citoplazminiam NAD priklausomam malato dehidrogenazei:

Tolesnis oksalacetato konversija į fosfoenolpiruvatą vyksta ląstelės citozolyje.

Fruktozės-1,6-bisfosfato transformavimas į fruktozę-6-fosfatą. Po daugelio grįžtamų glikolizės reakcijų, fosforo-enolpiruvatas, susidaręs iš piruvato, virsta fruktoze-1,6-bisfosfatu. Po to seka fosfofrukokinazės reakcija, kuri yra negrįžtama. Gliukonogenezė apeina šią endergoninę reakciją. Fruktozės-1,6-bis-fosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą katalizuojama specifine fosfataze:

Fig. 10.6. Fosfinolio piruvato susidarymas iš piruvato. 1-piruvato karboksilazė; 2 - malato dehidrogenazė (mitochondrijų); 3-malato dehidrogenazė (citoplazminė); 4 - fosfoenolpiruvato karboksinkinazė.

Fig. 10.7. Glikolizė ir gliukogenogenezė. Raudonosios rodyklės nurodo gliukogenogenezės „aplinkkelio“ kelius, atsirandančius dėl piruvato ir laktato gliukozės biosintezės; skaičiai apskritimuose rodo atitinkamą glikolizės stadiją.

Gliukozės susidarymas iš gliukozės-6-fosfato. Vėlesniame grįžtamajame gliukozės biosintezės etape fruktozė-6-fosfatas paverčiamas gliukozės-6-fosfatu. Pastarasis gali būti defosforilintas (t.y. reakcija apeina heksokinazės reakciją), veikiant gliukozės-6-fosfatazės fermentui:

Pav. 10.7 pateikia gliukogenogenezės „apeiti“ reakcijas gliukozės biosintezėje iš piruvato ir laktato.

Gliukogenogenezės reguliavimas. Svarbus gliukogenogenezės reguliavimo aspektas yra reakcija, katalizuojama piruvato karboksilazės. Šio fermento teigiamo allosterinio moduliatoriaus vaidmuo atliekamas acetil-CoA. Nesant acetilo CoA, fermentas beveik visiškai neveikia. Kai ląstelėje kaupiasi mitochondrijų acetil-CoA, padidėja gliukozės biosintezė iš piruvato. Yra žinoma, kad acetil-CoA tuo pat metu yra neigiamas piruvato dehidrogenazės komplekso moduliatorius (žr. Toliau). Todėl acetilo CoA kaupimasis lėtina oksidacinį piruvato dekarboksilinimą, kuris taip pat prisideda prie pastarojo konversijos į gliukozę.

Kitas svarbus gliukogenogenezės reguliavimo aspektas yra reakcija, kurią katalizuoja fruktozė-1,6-bisfosfatazė, fermentas, kurį slopina AMP. AMP turi priešingą poveikį fosfofrukokinazei, ty šiam fermentui jis yra allosterinis aktyvatorius. Esant mažai AMP koncentracijai ir dideliam ATP kiekiui, stimuliuojama gliukoneogenezė. Priešingai, kai ATP / AMP santykis yra mažas, ląstelėje stebimas gliukozės skaidymas.

1980 m. Belgijos tyrinėtojų grupė (G. Hers ir kt.) Rado fruktozę-2,6-bisfosfatą kepenų audinyje, kuris yra galingas dviejų išvardytų fermentų veiklos reguliatorius:

Fruktozė 2,6-bisfosfatas aktyvuoja fosfofrukokinazę ir slopina fruktozę-1,6-bisfosfatazę. Fruktozės-2,6-bis-fosfato kiekio padidėjimas ląstelėje prisideda prie glikolizės padidėjimo ir gliukogenogenezės sumažėjimo. Sumažinus fruktozės-2,6-bisfosfato koncentraciją, yra priešingai.

Nustatyta, kad fruktozės-2,6-bisfosfato biosintezė yra gaunama iš fruktozės-6-fosfato, dalyvaujant ATP, ir suskaidoma į fruktozę-6-fosfatą ir neorganinį fosfatą. Fruktozės-2,6-bis-fosfato biosintezę ir skilimą katalizuoja tas pats fermentas, t.y. Šis fermentas yra bifunkcinis, jis turi tiek fosfokinazės, tiek fosfatazės aktyvumą:

Taip pat parodoma, kad bifunkcinis fermentas yra reguliuojamas pagal cAMP priklausomą fosforilinimą. Fosforilinimas padidina fosfatazės aktyvumą ir sumažina bifunkcinio fermento fosfo-kinazės aktyvumą. Šis mechanizmas paaiškina greitą hormonų, ypač gliukagono, poveikį fruktozės 2,6-bisfosfato kiekiui ląstelėje (žr. 16 skyrių).

Bifunkcinio fermento aktyvumą taip pat reguliuoja tam tikri metabolitai, tarp kurių glicrolol-3-fosfatas yra labai svarbus. Glicerol-3-fosfato poveikis fermentui yra panašus į efektą, kuris pastebimas, kai jis yra fosforilinamas pagal cAMP priklausomus baltymų kinazės.

Šiuo metu fruktozė-2,6-bisfosfatas, be kepenų, randamas ir kituose gyvūnų organuose ir audiniuose, taip pat augaluose ir mikroorganizmuose.

Buvo įrodyta, kad gliukogenogenezę taip pat galima reguliuoti netiesiogiai, t.y. keičiant fermento, kuris nėra tiesiogiai susijęs su gliukozės sinteze, aktyvumą. Taigi nustatyta, kad glikolizės piruvatkinazė egzistuoja dviem formomis - L ir M. L forma (iš anglų kalbos. Kepenų kepenys) vyrauja gliukonogenezei atspariuose audiniuose. Šią formą slopina ATP ir kai kurių amino rūgščių, ypač al-Nin, perteklius. M-forma (iš anglų kalbos: raumenų ir raumenų) tokiam reglamentavimui netaikoma. Esant pakankamam energijos tiekimui į ląstelę, slopinama piruvato kinazės L forma. Dėl slopinimo glikolizė sulėtėja ir sukuriamos gliukonogegenesiui palankios sąlygos.

Galiausiai įdomu pastebėti, kad yra glaudus ryšys tarp glikolizės, kuri intensyviai pasireiškia raumenų audinyje aktyviosios veiklos metu, ir gliuko-neogenezę, ypač būdingą kepenų audiniui. Dėl padidėjusio glikolizės didžiausią raumenų aktyvumą į kraują išsiskiria perteklius pieno rūgšties, o didelė jo dalis paverčiama gliukoze (gliukogenogeneze) kepenyse. Tada tokia gliukozė gali būti naudojama kaip energijos substratas, būtinas raumenų audinių aktyvumui. Santykis tarp glikolizės procesų raumenų audinyje ir gliukogenogenezė kepenyse gali būti pavaizduotas kaip schema:

Glukonogenezė kepenyse

Gliukozės susidarymas iš laktato. Laktatas, susidaręs intensyviai dirbančiuose raumenyse arba ląstelėse, kuriose vyrauja anaerobinis gliukozės katabolizmo metodas, patenka į kraują ir tada į kepenis. Kepenyse NADH / NAD + santykis yra mažesnis nei priešpriešinių raumenų, todėl laktato dehidrogenazės reakcija vyksta priešinga kryptimi, t.y. link piruvato susidarymo iš laktato. Po to piruvatas yra susijęs su gliukogenogeneze, o gautas gliukozė patenka į kraują ir absorbuojamas skeleto raumenimis. Ši įvykių seka vadinama „gliukozės-laktato ciklas "arba" Corey ciklas "".

Corey ciklas atlieka dvi esmines funkcijas: 1 - numato laktato panaudojimą; 2 - apsaugo nuo laktato kaupimosi ir dėl to pavojingo pH sumažėjimo (pieno rūgšties acidozė). Dalis piruvato, susidariusio iš laktato, kepenyse oksiduojasi į CO₂ ir H₂A. Oksidacijos energija gali būti naudojama ATP sintezei, kuri yra būtina glioneogenezės reakcijoms.

Gliukozės susidarymas iš amino rūgščių. Aminorūgštys, kurios katabolizuojant virsta piruvatu arba citrato ciklo metabolitais, gali būti laikomos potencialiais gliukozės ir glikogeno pirmtakais ir vadinamos glikogeninėmis. Pavyzdžiui, oksa-loacetatas, sudarytas iš asparto rūgšties, yra tarpinis produktas, gautas tiek iš citrato ciklo, tiek gliukogenogenezės. Iš visų aminorūgščių, patekusių į kepenis, apie 30% yra alaninas. Taip yra todėl, kad raumenų baltymų suskirstymas gamina aminorūgštis, iš kurių daugelis iš karto paverčiamas piruvatu arba pirmiausia oksaloacetatu, o po to - piruvatu. Pastarasis paverčiamas alaninu, gaunant amino grupę iš kitų aminorūgščių. Alaninas iš raumenų kraujyje pernešamas į kepenis, kur jis vėl paverčiamas piruvatu, kuris iš dalies oksiduojamas ir dalinai įtraukiamas į gliukozės neogenezę. Todėl yra tokia įvykių seka (gliukozės-alanino ciklas): gliukozė raumenyse → piruvatas raumenyse → alaninas raumenyse → alaninas kepenyse → gliukozė kepenyse → gliukozė raumenyse. Visas ciklas nepadidina gliukozės kiekio raumenyse, bet išsprendžia amino azoto transportavimo iš raumenų į kepenis problemas ir apsaugo nuo pieno rūgšties acidozės.

Gliukozės susidarymas iš glicerolio. Glicerolis susidaro hidrolizuojant triacilglicerinus, daugiausia riebaliniame audinyje. Jį gali naudoti tik tie audiniai, kurių fermentas yra glicerolio kinazė, pavyzdžiui, kepenys, inkstai. Šis nuo ATP priklausantis fermentas katalizuoja glicerolio konversiją į α-glicerofosfatą (glicerol-3-fosfatą). Kai glicerol-3-fosfatas yra įtrauktas į gliukogenogenezę, jis dehidratuojamas su NAD priklausomu dehidrogenaze, kad susidarytų dihidroksacetonfosfatas, kuris toliau paverčiamas gliukoze.

35.35 Gliukozės transformacijų pentozės fosfato kelio idėja. Oksidacinės reakcijos (iki ribulozės-5-fosfato stadijos). Šio kelio pasiskirstymas ir bendri rezultatai (pentozių, NADPH ir energijos formavimas)

Pentozės fosfato kelias, vadinamas heksomonofosfato šuntu, tarnauja kaip alternatyva gliukozės-6-fosfato oksidacijai. Pentozės fosfato kelias susideda iš 2 fazių (dalių) - oksidacinio ir neoksidacinio.

Oksidacinėje fazėje gliukozė-6-fosfatas negrįžtamai oksiduojasi į pentozės-ribulozės-5-fosfatą, ir sumažėja NADPH. Neoksidacinėje fazėje ribulozės-5-fosfatas yra grįžtamai konvertuojamas į ribozės-5-fosfato ir glikolizės metabolitus. Pentozės fosfato kelias suteikia ląstelėms ribozę, kad sintetintų purino ir pirimidino nukleotidus ir hidrintų koenzimą NADPH, kuris naudojamas regeneraciniuose procesuose. Bendra pentozės fosfato kelio lygtis išreiškiama taip:

3 Gliukozė-6-fosfatas + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 fruktozė-6-fosfatas + gliceraldehido-3-fosfatas.

Pentozės fosfato kelio fermentai ir glikolizės fermentai yra lokalizuoti citozolyje. Aktyviausias pentozės fosfato kelias pasireiškia riebaliniame audinyje, kepenyse, antinksčių žievėje, eritrocituose, žindymo laikotarpiu pieno liaukose, sėklidėse.

Pentozės fosfato kelio oksidacinėje dalyjegliukozės-6-fosfatas yra oksidacinis dekarboksilinimas, dėl kurio susidaro pentozės. Šis žingsnis apima 2 dehidrogenavimo reakcijas.

Pirmąją dehidrogenavimo reakciją - gliukozės-6-fosfato konversiją į gliukonolaktono-6-fosfatą - katalizuoja NADP + priklausoma gliukozės-6-fosfato dehidrogenazė ir kartu su aldehidų grupe oksiduojasi pirmuoju anglies atomu ir suformuoja vieną sumažintą koenzimo NADPH molekulę. Po to gliukonolaktono-6-fosfatas greitai konvertuojamas į 6-fosfoglukonatą, dalyvaujant fermentui gliukonolaktono hidratazei. 6-fosfoglukonato dehidrogenazės fermentas katalizuoja antrąją oksiduojančios dalies dehidrogeninimo reakciją, kurios metu taip pat vyksta dekarboksilinimas. Šiuo atveju anglies grandinė sutrumpinama vienu anglies atomu, ribulozės-5-fosfatu ir antra hidrinta NADPH molekule. Atkurtas NADPH slopina pirmąjį peptidinio fosfato kelio oksidacinio etapo fermentą - gliukozės-6-fosfato dehidrogenazę. NADPH konversija į oksiduotą NADP + būseną sukelia silpnesnį fermento slopinimą. Padidėja atitinkamos reakcijos greitis ir susidaro didesnis NADPH kiekis.

Bendra oksidacijos etapo lygtis pentozės fosfataskeliai gali būti pateikiami kaip:

OID oksidacijos reakcijos yra pagrindinis NADPH šaltinis ląstelėse. Hidrogeniniai koenzimai tiekia vandenilį biosintetiniais procesais, redoksinės reakcijos, susijusios su ląstelių apsauga nuo reaktyviųjų deguonies rūšių.

Pentozės susidarymo oksidacijos stadija ir neoksidacinis etapas (pentozių sugrįžimo į heksozę kelias) kartu sudaro ciklinį procesą. Toks procesas gali būti apibūdintas pagal bendrąją lygtį:

Tai reiškia, kad 6 gliukozės-5-fosfato (pentozės) ir 6 CO molekulės yra sudarytos iš 6 gliukozės molekulių₂. Neoksidacinės fazės fermentai transformuoja 6 ribulozės-5-fosfato molekules į 5 gliukozės (heksozės) molekules. Kai šios reakcijos vyksta nuosekliai, vienintelis naudingas produktas yra NADPH, kuris susidaro pentozės fosfato kelio oksidacinėje fazėje. Šis procesas vadinamas pentozės fosfato ciklas. Pentozės fosfato ciklo srautas leidžia ląstelėms gaminti NADPH, reikalingą riebalų sintezei, nesikaupiant pentozių.

Gliukozės skaidymo metu išsiskirianti energija paverčiama didelės energijos vandenilio donoro - NADPH - energija. Hidrogenuotas NADPH tarnauja kaip vandenilio šaltinis redukcinėms sintezėms, o NADPH energija konvertuojama ir saugoma naujai sintezuojamose medžiagose, tokiose kaip riebalų rūgštys, kurios išsiskiria katabolizmo metu ir naudojamos ląstelėse.

Gliukogenogenezė

Turinys

Gliukonogenezė yra kepenų ir iš dalies į žievės, kuri yra kitų gliukozės molekulių inkstų (apie 10%), susidarymas kituose organiniuose junginiuose - energijos šaltiniuose, pvz., Laisvose amino rūgštyse, pieno rūgštyje, glicerolyje. Laisvos žinduolių riebalų rūgštys nėra naudojamos gliukonogenezei.

Glikonogenezės etapai kartoja glikolizės etapus priešinga kryptimi ir katalizuoja tuos pačius fermentus, išskyrus 4 reakcijas:

• Piruvato konversija į oksaloacetatą (piruvato karboksilazės fermentą)
• Oksaloacetato transformavimas fosfoenolpiruvate (fermentas fosfoenolpiruvato karboksikinazė)
• Fruktozės-1,6-difosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą (fruktozės-1,6-difosfatazės fermentą)
• Gliukozės-6-fosfato konversija į gliukozę (gliukozės-6-fosfatazės fermentą)

Bendra glioneogenezės lygtis: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Vaidmuo kūne Redaguoti

Kai nevalgius žmogaus organizme aktyviai naudojami maistinių medžiagų rezervai (glikogenai, riebalų rūgštys). Jie skirstomi į amino rūgštis, keto rūgštis ir kitus ne angliavandenių junginius. Dauguma šių junginių nėra išskiriami iš organizmo, bet yra perdirbami. Medžiagos iš kraujo patenka į kepenis iš kitų audinių ir yra naudojamos gliukogenogenezėje gliukozės sintezei - pagrindiniam kūno energijos šaltiniui. Taigi, kai organizmas yra išeikvotas, gliukonogenezė yra pagrindinis energijos substratų tiekėjas.

Alkoholio poveikis gliukonogenezei Redaguoti

Žmogaus biologijos ir medicinos požiūriu reikia atsižvelgti ir į kitą aspektą, į kurį reikia atkreipti dėmesį. Didelio alkoholio kiekio vartojimas dramatiškai slopina gliukoneogenezę kepenyse, todėl sumažėja gliukozės kiekis kraujyje. Ši būklė vadinama hipoglikemija. Šis alkoholio poveikis ypač stipriai veikia po sunkios fizinės jėgos ar tuščio skrandžio. Jei asmuo ilgą ir sunkų fizinį darbą geria alkoholį, gliukozės kiekis kraujyje gali sumažėti iki 40 ar net 30% normos. Hipoglikemija neigiamai veikia smegenų funkciją. Tai ypač pavojinga toms sritims, kurios kontroliuoja kūno temperatūrą, kad, pavyzdžiui, esant hipoglikemijai, kūno temperatūra gali sumažėti 2 ° C ar daugiau (matuojant tiesiąją žarną). Jei žmogui suteikiama tokia sąlyga gliukozės tirpalui gerti, normali kūno temperatūra greitai atsigaus. Senoji papročiai, kurie nurodė, kad žmonėms, kurie buvo išgelbėti jūroje ar dykumoje, išgelbėjo alkanas ar išnaudojo viskį ar brendį, yra fiziologiškai nepagrįstas ir net pavojingas; tokiais atvejais reikia pateikti gliukozę.

Glukonogenezė, raumenų švaistymas ir prastas žaizdų gijimas Redaguoti

Gliukagonas pradeda stimuluoti gliukogenogenezę po maždaug 6 valandų nevalgius, bet intensyvus gliukogenogenezės stimuliavimas įvyksta po 32 valandų nevalgius, kai aktyvinamas kortizolio hormonas. Pastaba: kortizolio gliukokortikosteroidų hormonas yra katabolinis steroidas. Jis suaktyvina raumenų baltymų ir kitų audinių suskirstymą į aminorūgštis, kurios veikia kaip gliukozės pirmtakai gliukogenogenezėje. Raumenų atrofija yra būtina priemonė, kuri turi būti skirta gliukozės tiekimui į smegenis. Todėl būtina suteikti papildomą maistą pacientams, kurie atsigauna po operacijos ar didelių sužalojimų (pvz., Ilgalaikio spaudimo sindromo ar sunkių nudegimų). Jei pacientas negauna pakankamai maisto, jo organizme vyrauja kataboliniai procesai, atsiranda raumenų ir audinių išsekimas. Norint išgydyti žaizdas, būtina stiprinti anabolinius procesus, kuriems reikalingas papildomas maistas.

Glikolizė ir gliukogenogenezė vienas kitą papildo

Kadangi gliukozės sintezė ir oksidacija yra labai svarbios ląstelės (glikolizės) ir viso organizmo (gliukogenogenezės) egzistavimui, šių procesų reguliavimas atitinka organų ir audinių poreikius įvairiomis egzistavimo sąlygomis.

Nuo glikolitinio gliukozės oksidacijos

• yra būdas gauti energiją aerobinėse ir anaerobinėse sąlygose, jis nuolat vyksta visose ląstelėse ir, žinoma, turi būti ir bus aktyvuotas, kai ląstelė veiks efektyviau, pavyzdžiui, miokitų susitraukimas, neutrofilų judėjimas;
• Jei glicerolis ir acetil-ScoA yra naudojami riebalų sintezei hepatocituose ir adipocituose, ši oksidacija aktyvuojama gliukozės pertekliumi šiose ląstelėse.

Gliukonogenezė, nes gliukozės susidarymas kepenyse yra ne angliavandenių šaltinių, yra būtinas:

• hipoglikemijos metu raumenų apkrovos metu - gliukozės sintezė iš pieno rūgšties, gaunama iš darbo raumenų, ir iš glicerolio, kuris susidaro riebalų mobilizavimo metu;
• su hipoglikemija, trumpai nevalgius (iki 24 val.) - daugiausia pieno rūgšties sintezė, nuolat patekusi į kepenis iš eritrocitų,
• su hipoglikemija ilgai nevalgius - daugiausia sintezė iš amino rūgščių, susidarančių baltymų katabolizmo metu, taip pat iš pieno rūgšties ir glicerino.

Taigi, gliukogenogenezė, kuri vyksta kepenyse, suteikia visoms kitoms ląstelėms ir organams (raudoniesiems kraujo kūnams, nervų audiniams, raumenims ir tt) gliukozės, kurioje yra aktyvūs gliukozės procesai. Gliukozės patekimas į šias ląsteles taip pat yra būtinas, siekiant išlaikyti oksalacetato koncentraciją ir užtikrinti, kad TCA užkristų acetil-SKOA, gautas iš riebalų rūgščių arba ketonų.

Apskritai galima išskirti du glikolizės ir gliukogenogenezės reguliavimo būdus: hormonus, kuriuose dalyvauja hormonai ir metabolizmas, t.y. naudojant tarpinius arba galutinius gliukozės metabolizmo produktus.

Yra trys pagrindinės sritys, kuriose šie procesai yra reguliuojami:

• pirmoji glikolizės reakcija,
• trečioji glikolizės reakcija ir jai grįžtama,
• dešimtoji glikolizės reakcija ir jai grįžtama.

Gliukogenogenezės reguliavimas

Hormoninę gliukonogenezės aktyvaciją vykdo gliukokortikoidai, kurie padidina piruvato karboksilazės, fosfoenolpiruvato karboksikinazės, fruktozės-1,6-difosfatazės sintezę. Gliukagonas stimuliuoja tuos pačius fermentus per adenilato ciklazės mechanizmą fosforilinimo būdu.

Gliukogenogenezės energija atsiranda dėl riebalų rūgščių β-oksidacijos. Šio oksidacijos, acetil-SCAA, galutinis produktas, allosteriškai stimuliuoja pirmosios gliukogenogenezės fermento, piruvato karboksilazės, aktyvumą. Be to, dalyvaujant ATP skatinama fruktozė-1,6-difosfatazė.

Hormoniniai ir metaboliniai veiksniai, reguliuojanti glikolizę ir gliukogenogenezę

Glikolizės reguliavimas

Hormoninis reguliavimas

Kepenyse glikolizę skatina insulinas, kuris padidina pagrindinių glikolizės fermentų (heksokinazės, fosfofrukokinazės, piruvato kinazės) skaičių.

Kepenyse gliukinazės aktyvumą, išskyrus insuliną, reguliuoja kiti hormonai:

• aktyvavimą sukelia anoniniai branduoliai,
• jų aktyvumas slopina gliukokortikoidus ir estrogenus.

Kituose audiniuose heksokinazių aktyvumas

• padidėja skydliaukės hormonai,
• gliukokortikoidai ir somatotropinas.

Metabolinis reguliavimas

Nehepatinių ląstelių heksokinazę slopina savo reakcijos produktas, gliukozės-6-fosfatas.

Fosfofrukokinazė:

• AMP ir jo paties substratas (fruktozė-6-fosfatas),
• slopina - ATP, citrinos rūgštis, riebalų rūgštys.

Piruvato kinazę aktyvuoja fruktozė-1,6-difosfatas (tiesioginis teigiamas reguliavimas).

AMP molekulės, stimuliuojančios glikolizę, susidaro adenilato kinazės reakcijoje, aktyvuotos, kai atsiranda perteklius ADP. Ypač ryškiai, tokio reguliavimo vertė pasireiškia raumenų darbe:

Gliukogenogenezė

Gliukonogenezė yra kepenų ir iš dalies į žievės, kuri yra kitų gliukozės molekulių inkstų (apie 10%), susidarymas kituose organiniuose junginiuose - energijos šaltiniuose, pvz., Laisvose amino rūgštyse, pieno rūgštyje, glicerolyje. Laisvos žinduolių riebalų rūgštys nėra naudojamos gliukonogenezei.

Turinys

Glikoneogenezės etapai

Glikonogenezės etapai kartoja glikolizės etapus priešinga kryptimi ir katalizuoja tuos pačius fermentus, išskyrus 4 reakcijas:

1. Piruvato konversija į oksaloacetatą (piruvato karboksilazės fermentą)
2. Oksaloacetato transformavimas fosfoenolpiruvate (fermentas fosfoenolpiruvato karboksikinazė)
3. Fruktozės-1,6-difosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą (fruktozės-1,6-difosfatazės fermentą)
4. Gliukozės-6-fosfato konversija į gliukozę (gliukozės-6-fosfatazės fermentą)

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

Vaidmuo organizme

Kai nevalgius žmogaus organizme aktyviai naudojami maistinių medžiagų rezervai (glikogenai, riebalų rūgštys). Jie skirstomi į amino rūgštis, keto rūgštis ir kitus ne angliavandenių junginius. Dauguma šių junginių nėra išskiriami iš organizmo, bet yra perdirbami. Medžiagos iš kraujo patenka į kepenis iš kitų audinių ir yra naudojamos gliukogenogenezėje gliukozės sintezei - pagrindiniam kūno energijos šaltiniui. Taigi, kai organizmas yra išeikvotas, gliukonogenezė yra pagrindinis energijos substratų tiekėjas.

Pastabos

1. Ual Vizualinė biochemija. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, p

Nuorodos

• Raskite ir surašykite išnašų forma nuorodas į patikimus šaltinius, patvirtinančius rašytinius.
• Papildykite straipsnį (straipsnis yra per trumpas arba jame yra tik žodyno apibrėžimas).

„Wikimedia Foundation“. 2010 m

Žiūrėkite, kas yra „Glukonogenezė“ kituose žodynuose:

gliukonogenezė - gliukonogenezė... Ortografinė žodyno nuoroda

GLUCONEOGENESIS - gliukozės susidarymo procesas gyvūnų organizme (daugiausia kepenyse) iš baltymų, riebalų ir kitų medžiagų, išskyrus angliavandenius, pavyzdžiui, iš glicerino... Didelis enciklopedinis žodynas

GLUCONEOGENESIS - biochem. gliukozės susidarymą iš ne angliavandenių pirmtakų. Bendras centras, būdas G. gyvuose organizmuose yra gliukozės biosintezė nuo piruvinio iki piruvato. Bendroji lygtis G: 2 piruvatas + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Biologinis enciklopedinis žodynas

gliukogenogenezė - žr. (Šaltinis: „Mikrobiologija: terminų žodynas“, N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Mikrobiologijos žodynas

glikoneogenezė - n., sinonimų skaičius: 1 • reakcija (33) ASIS sinonimų žodynas. V.N. Trishin. 2013... Sinonimų žodynas

gliukozogenezė - - gliukozės biosintezė, vyksta panašiai kaip glikolizė, bet priešinga kryptimi... Trumpas biocheminių terminų žodynas

Glukonogenezė. Gliukozės biosintezė iš ne angliavandenių tipo prekursorių, pvz., Piruvatų, aminorūgščių, glicerino. Biotechnologijos temos.

Gliukogenogenezė yra gliukozės susidarymo procesas gyvūnų organizme (daugiausia kepenyse) iš baltymų, riebalų ir kitų medžiagų (ne angliavandenių), pavyzdžiui, iš glicerolio. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS - gliukozės susidarymo gyvulio organizme procesas...... enciklopedinis žodynas

GLUCONEOGENESIS - (iš graikų. Glykys saldus, neos naujas ir genezės gimimas, linija), monosacharidų (Ch. Arg. Gliukozės) sintezė iš ne angliavandenių pirmtakų, kurie vyksta gyvose ląstelėse veikiant fermentams. G. vykdoma priešinga kryptimi...... Cheminė enciklopedija

GLUCONEOGENESIS - gliukozės susidarymo procesas gyvūnų organizme (daugiausia kepenyse) iš baltymų, riebalų ir tt (pvz., Ne angliavandeniuose). iš glicerino. Medžio griovelis: vyriškos ir moteriškos (pirmiau)... Gamtos mokslai. Enciklopedinis žodynas

Gliukogenogenezė. Kepenų vaidmuo angliavandenių apykaitoje;

ATP išsiskyrimas aerobiniame gliukozės skaidyme.

ATP formavimas glikolizės metu gali vykti dviem būdais:

1. Substrato fosforilinimas, kai ATP sintezė iš ADP ir H₃Ro₄ naudojama substrato makroekonominio ryšio energija.

2. Oksidacinis fosforilinimas dėl elektronų ir protonų perkėlimo išilgai CPE (audinių kvėpavimo kompleksai).

Aerobinėmis sąlygomis 2 NADH molekulės → kvėpavimo grandinė yra „išsaugotos“ ir sudaro 3,2 = 6 ATP molekules. (Kvėpavimo grandinė, oksiduojanti NADH, turi 3 fosforilinimo taškus - tai I, III, IV. Kvėpavimo grandinės kompleksai vienoje molekulėje O₂ - 3 molekulės H₃Ro₄. (P / O = 3) yra fosforilinimo koeficientas, atsižvelgiant į 2 ATP molekules, sintezuotas fosforilinimo reakcijose į piruvato susidarymo stadiją, pirmame etape gauname 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Jei nuo FAD priklausomi substratai yra oksiduojami kvėpavimo grandinėje, tuomet konjugacijos taškai išlieka 2: III ir IV kompleksai (P / O = 2) O molekulėje.₂ - 2 molekulės H₃Ro₄.

Taigi trečiajame etape, dėl vandenilio donoro ir tinkamos Krebso ciklo energijos funkcijos, gauname 24 ATP.

Iš viso visuose trijuose 1 molio gliukozės aerobinio oksidavimo etapuose gauname 38 molius ATP.

Bendra gliukozės skilimo energija yra 2880 kJ / mol. Laisvosios energijos didelės energijos ATP jungties hidrolizė yra 50 kJ / mol. ATP sintezei gliukozės oksidacijai naudojamas 38 50 = 1900 kJ, kuris yra 65% visos gliukozės skaidymo energijos. Tai yra didžiausias galimas gliukozės energijos vartojimo efektyvumas.

Anaerobinės glikolizės vertė.

Anaerobinis glikolizė, nepaisant mažo energijos poveikio, yra pagrindinis skeleto raumenų energijos šaltinis pradiniame intensyvaus darbo laikotarpyje, t.y. sąlygomis, kai deguonies tiekimas yra ribotas.

Be to, brandūs raudonieji kraujo kūneliai išskiria energiją per anaerobinį gliukozės oksidavimą, nes jie neturi mitochondrijų.

Glukonogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių medžiagų.

Pagrindiniai gliukonogenezės substratai:

Laktatas yra anaerobinio glikolizės produktas eritrocituose ir dirbančiuose raumenyse, jis yra nuolat vartojamas gliukogenogenezėje.

Glicerinas išsiskiria riebalų hidrolizės metu arba fizinio krūvio metu.

Aminorūgštys - susidaro suskaidant raumenų baltymus ir yra įtrauktos į gliukoneogenezę, kuri ilgai trunka arba ilgai trunka raumenų darbą.

Krebso ciklo pagrindai

Riebalų rūgštys negali būti gliukozės šaltinis.

Substratų įtraukimo į gliukonogenezę schema.

Gliukogenogenezė suteikia organizmui gliukozės poreikį tais atvejais, kai gliukozės sumažėjimas nėra kompensuojamas kepenų glikogeno. Pavyzdžiui: santykinai ilgai nevalgius arba staigiai apribojant angliavandenių kiekį dietoje.

Gliukozės kiekio kraujyje palaikymas per ilgą nevalgius ir intensyvią fizinę krūvį. Anaerobinėmis sąlygomis energijos poreikiams raumenys naudoja tik gliukozę;

Nervų audiniams (smegenims) ir raudoniesiems kraujo kūnams būtinas nuolatinis gliukozės tiekimas kaip energijos šaltinis.

Gliukozė taip pat reikalinga riebaliniams audiniams, kad būtų susintetintas glicerolis, neatskiriama lipidų dalis.

Glikoneogenezės procesas daugiausia vyksta kepenyse ir mažiau intensyvios inkstų žievės, taip pat žarnyno gleivinės.

Glikolizės reakcijos vyksta citozolyje, o dalis gliukogenogenezės reakcijų vyksta mitochondrijose.

Įvairių substratų įtraukimas į glikonogenezę priklauso nuo kūno fiziologinės būklės.

Bendra glioneogenezės lygtis:

Svarbiausias gliukozės susidarymas, pirmiausia iš piruvato, nes jis lengvai paverčiamas pagrindine glikogenine aminorūgštimi - alaninu, taip pat pieno rūgštimi, kuri, veikdama dideliu kiekiu į raumenis po fizinio krūvio, kraujyje po LDH oksiduojasi į piruvatas. Krebso ciklo substratų katabolizmo metu susidaro oksaloacetatas, kuris taip pat įtrauktas į gliukogenogenezės reakciją.

Pagrindiniai glikoneogenezės etapai sutampa su glikolizės reakcijomis ir yra katalizuojami tų pačių fermentų, tik jie vyksta priešinga kryptimi.

Tačiau yra labai svarbus bruožas dėl to, kad 3 reakcijos glikolizėje, katalizuojamos kinazių: heksokinazės, fosofrukokinazės ir piruvato kinazės, yra negrįžtamos. Šios kliūtys yra apeinamos gliukogenogenezėje per specialias reakcijas.

Apsvarstykite gliukogenogenezės reakcijas, kurios skiriasi nuo glikolizės reakcijų ir pasireiškia glioneogenezėje, naudojant kitus fermentus.

1. Fosfoenolpiruvato susidarymas iš piruvato (apeinant piruvato kinazės reakciją).

Reakciją katalizuoja du fermentai: piruvato karboksilazė ir fosfoenolpiruvato karboksikinazė.

Pirmoji reakcija vyksta mitochondrijose. Fermento piruvato karboksilazė yra priklausoma nuo biotino (karboksilinimo reakcijos ląstelėse vyksta dalyvaujant vitamino H):

Piruvatas + CO₂ + ATP + H₂Apie piruvato karboksilazės oksaloacetatą (SCHUK) + ADP + H₃Ro₄

Reakcija vyksta naudojant ATP.

Tada į reakciją patenka antrasis glikoneogenezės fermentas, fosfoenolpiruvato karboksikinazė, reakcija vyksta citozolyje:

SchUK + GTP fosforololipiruvatcarbokskniaza Fostoenolpiruvat + SU₂ + HDF

Šioje reakcijoje fosfenolpiruvato maktoerginės jungties susidarymas susidaro dėl GTP energijos, o oksaloacetato dekarboksilinimas vyksta.

Po to seka glikolizės reakcijos priešinga fruktozės-1,6-difosfato formavimosi kryptimi.

1. Fruktozės-1,6-difosfato hidrolizė (apeinant fosfofrukokinazės reakciją).

Fruktozė-1,6-difosfatas + H₂Apie Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-fosfatą + N₃Ro₄

1. Fruktozės-6-fosfato hidrolizė (apeinant heksokinazės reakciją)

Fermentas - fosfatazės gliukozė-6-fosfatas - fosfoheksoizomerazė.

Gliukozė-6-fosfatas + N₂Apie gliukozės-6-fosfatazės gliukozę + N₃Ro₄

Laisvoji gliukozė, kuri susidaro per šią reakciją, iš kepenų patenka į kraują ir yra naudojama audiniuose.

Gliukoneogenezės energijos balansas iš piruvato: 6 moliai ATP yra suvartojami 1 molio gliukozės ir 2 molų piruvato sintezei.

Svarbu iš glicerino ir amino rūgštys.

Pasninkavimo metu, kai riebalų rūgštys sunaudojamos kaip energijos šaltiniai, glicerinas gaminamas dideliais kiekiais, kuris, aktyvavus ATP, glicerokinazės pavidalu, paverčiamas α-glicerofosfatu, o tada oksiduojamas glicerofosfato dehidrogenazės pavidalu fosfoksoksacetono - glikolizės substratu.

Be to, gliukozės sintezėje naudojamas fosfosoksiacetonas, t.y. gliukonogenezėje.

Glukonogenezė iš laktato.

Aerobinio glikolizės metu susidaręs laktatas kepenyse paverčiamas piruvatu, o intensyviai dirbančiuose raumenyse susidaręs laktatas patenka į kraują, o vėliau į kepenis, o LDH paverčia jį piruvatu, kuris yra įtrauktas į gliukogenogenezę, ir gaunamas gliukozė patenka į kraują ir absorbuojamas skeleto kraujyje raumenys - ši seka vadinama Corey ciklu arba gliukozės-laktato ciklu.

Kiekvienai laktato molekulei gliukonogenezės metu suvartojamos trys ATP molekulės (tiksliau, dvi ATP ir viena GTP); Kadangi gliukozės susidarymui reikalingos 2 laktato molekulės, bendras gliukoneogenezės procesas iš laktato aprašomas taip:

2 laktatas + 6 ATP + 6 N₂Apie → gliukozę + 6 ADP + 6 N₃Ro₄.

Gliukozė gali vėl patekti į raumenis ir virsta pieno rūgštimi.

Gliukozė + 2 ADP + 2 N₃Ro₄ → 2 laktatas + 2 ATP + 2 N₂O.

Todėl dėl Corey ciklo (gliukozės - laktato ciklo) veikimo, dirbantys raumenys duoda 2 ATP, vartodami 6 ATP kepenyse.

GLUKOZĖS SINTEZĖ GYVENOJE (GLUCONEOGENESIS)

Gliukonogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių medžiagų. Žinduoliams šią funkciją atlieka daugiausia kepenys, mažesniu mastu - inkstai ir žarnyno gleivinės ląstelės. Pagrindiniai gliukonogenezės substratai yra piruvatas, laktatas, glicerinas, aminorūgštys (10 pav.).

Gliukogenogenezė suteikia organizmui gliukozės poreikį tais atvejais, kai dietoje yra nepakankamas angliavandenių kiekis (mankšta, nevalgius). Nuolatinis gliukozės suvartojimas ypač reikalingas nervų sistemai ir raudoniesiems kraujo kūnams. Kai gliukozės koncentracija kraujyje nukrenta žemiau tam tikro kritinio lygio, sumažėja smegenų funkcija; esant sunkiai hipoglikemijai, atsiranda koma ir gali įvykti mirtis.

Glikogeno pasiūla organizme yra pakankama, kad būtų patenkinti gliukozės reikalavimai maistui. Kai angliavandeniai ar pilnas badas, taip pat ilgai trunkantis fizinis darbas, gliukozės koncentracija kraujyje yra palaikoma gliukogenogeneze. Į šį procesą gali būti įtrauktos medžiagos, kurios gali virsti piruvatu arba kitu gliukogenogenezės metabolitu. Paveiksle parodyti pirminių substratų įtraukimo į gliukoneogenezę taškai:

Gliukozė yra būtina riebaliniam audiniui kaip glicerolio, kuris yra gliceridų dalis, šaltiniu; jis vaidina svarbų vaidmenį palaikant veiksmingą citrinų rūgšties ciklo metabolitų koncentraciją daugelyje audinių. Net esant tokioms sąlygoms, kuriose didžioji dalis kūno kalorijų poreikių tenkina riebalus, visada yra tam tikras gliukozės poreikis. Be to, gliukozė yra vienintelis skeleto raumenų darbas anaerobinėmis sąlygomis. Jis yra pieno cukraus (laktozės) pirmtakas pieno liaukose ir vaisiaus aktyviai vartojamas vystymosi laikotarpiu. Gliukogenogenezės mechanizmas naudojamas audinių metabolizmo produktams iš kraujo pašalinti, pavyzdžiui, laktatui, susidariusiam raumenyse ir raudonųjų kraujo kūnelių, glicerolio, kuris nuolat susidaro riebaliniame audinyje.

Įvairių substratų įtraukimas į glikoneogenezę priklauso nuo kūno fiziologinės būklės. Laktatas yra anaerobinio glikolizės produktas raudonuosiuose kraujo kūneliuose ir darbo raumenyse. Glicerinas išsiskiria riebalinio audinio riebalų hidrolizės metu po adsorbcijos laikotarpio arba fizinio krūvio metu. Aminorūgštys susidaro dėl raumenų baltymų skaidymo.

Septynios glikolizės reakcijos yra lengvai grįžtamos ir naudojamos gliukogenogenezėje. Tačiau trys kinazės reakcijos yra negrįžtamos ir turi būti nukreiptos (12 pav.). Taigi, fruktozė-1,6-difosfatas ir gliukozės-6-fosfatas yra defosforilinti specifinėmis fosfatazėmis, o piruvatas fosforilinamas, kad per du tarpinius etapus per oksaloacetatą susidarytų fosfololpiruvatas. Oksaloacetato susidarymą katalizuoja piruvato karboksilazė. Šis fermentas yra biotinas kaip koenzimas. Oksaloacetatas susidaro mitochondrijose, gabenamas į citozolį ir yra įtrauktas į gliukoneogenezę. Reikia atkreipti dėmesį į tai, kad kiekviena negrįžtama glikolizės reakcija kartu su atitinkama negrįžtama gliukogenogenezės reakcija yra ciklas, vadinamas substratu:

Yra trys tokie ciklai - pagal tris negrįžtamas reakcijas. Šie ciklai yra reguliavimo mechanizmų taikymo taškai, dėl kurių metabolitų srautas keičiasi arba gliukozės skilimo keliu, arba jo sintezės keliu.

Pirmojo substrato ciklo reakcijų kryptį daugiausia reguliuoja gliukozės koncentracija. Virškinimo metu gliukozės koncentracija kraujyje didėja. Gliukokinazės aktyvumas šiomis sąlygomis yra maksimalus. Dėl to glikolitinės reakcijos gliukozės ® gliukozės-6-fosfatas pagreitėja. Be to, insulinas sukelia gliukokinazės sintezę ir taip pagreitina gliukozės fosforilinimą. Kadangi gliukozės-6-fosfatas (kitaip nei raumenų heksokinazė) neslopina kepenų gliukokinazės, pagrindinė gliukozės-6-fosfato dalis yra nukreipta palei glikolitinį kelią.

Gliukozės-6-fosfato konversiją į gliukozę katalizuoja kita specifinė fosfatazė - gliukozė-6-fosfatazė. Jis yra kepenyse ir inkstuose, bet nėra raumenų ir riebalinio audinio. Šio fermento buvimas leidžia audiniui tiekti gliukozę.

Glikogeno skilimas su gliukozės-1-fosfato susidarymu yra fosforilazė. Glikogeno sintezė vyksta visiškai kitaip, formuojant uridino difosfato gliukozę ir katalizuojama glikogeno sinteze.

Antrasis substrato ciklas: fruktozės-1,6-bisfosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą yra katalizuojama specifiniu fruktozės-1,6-bisfosfatazės fermentu. Šis fermentas randamas kepenyse ir inkstuose.

Antrojo substrato ciklo reakcijų kryptis priklauso nuo fosfofrukokinazės ir fruktozės-1,6-bisfosfato fosfatazės aktyvumo. Šių fermentų aktyvumas priklauso nuo fruktozės-2,6-bisfosfato koncentracijos.

Fruktozė-2,6-bisfosfatas susidaro fruktozės-6-fosfato fosforilinimo dalyvaujant bifunkciniam fermentui (BIF), kuris taip pat katalizuoja atvirkštinę reakciją.

Kinazės aktyvumas atsiranda, kai bifunkcinis fermentas yra defosforilintoje formoje (BIF-OH). Nefosforilinta BIF forma yra būdinga absorbcijos laikotarpiui, kai insulino ir gliukagono indeksas yra didelis.

Esant mažam insulino ir gliukagono indeksui, būdingam ilgam nevalgius, atsiranda BIF fosforilinimas ir jo fosfatazės aktyvumo pasireiškimas, todėl sumažėja fruktozės-2,6-bisfosfato kiekis, lėtėja glikolizė ir pereinama prie gliukogenogenezės.

Kinazės ir fosfatazės reakcijas katalizuoja skirtingos aktyvios BIF vietos, bet kiekvienoje iš dviejų fermento būsenų - fosforilintų ir defosforilintų - viena iš aktyvių vietų yra slopinama.

Įtraukimo data: 2015-09-18; Peržiūrėjo: 1298; UŽSAKYMO DARBAS

Glukonogenezė kepenyse

Gliukonogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių produktų. Tokie produktai arba metabolitai pirmiausia yra pieno ir piruvino rūgštis, vadinamosios glikogeninės amino rūgštys ir keletas kitų junginių. Kitaip tariant, gliukozės pirmtakai gliukonogenezėje gali būti piruvatas arba bet kuris junginys, kuris katabolizmo metu arba vienas iš trikarboksirūgšties ciklo tarpinių produktų paverčiamas piruvatu. Stuburiniuose gyvūnuose gliukonogenezė yra intensyviausia kepenų ir inkstų ląstelėse (žievėje).

Dauguma glikoneogenezės etapų yra glikolizės reakcijų pasikeitimas. Tik trys glikolizės reakcijos (heksokinazė, fosfofrukokinazė ir piruvato kinazė) yra negrįžtamos, todėl gliukogenogenezės procese trijuose etapuose naudojami kiti fermentai. Apsvarstykite gliukozės sintezės kelią iš piruvato.

Fosfenolpiruvato susidarymas iš piruvato. Fosfenolpiruvato sintezė vykdoma keliais etapais. Iš pradžių piruvatas, veikiantis piruvato karboksilazės, ir CO dalyvaujant₂ ir ATP yra karboksilintas (vadinamoji aktyvi CO forma)₂, kurio formavime, be ATP, dalyvauja biotinas.) susidaro oksaloacetatas:

Tada dekarboksilinimo ir fosforilinimo, veikiančio fermento fosfoenolpiruvato karboksikinazės (fermento pavadinimas pateikiamas atvirkštine reakcija), rezultatas, oksaloacetatas paverčiamas fosfololpiruvatu. Fosfato liekanos donoras reakcijoje yra guanozino trifosfatas (GTP):

Vėliau buvo nustatyta, kad tiek citoplazma, tiek mitochondrijų fermentai yra susiję su fosfololpiruvato susidarymu.

Pirmasis etapas yra lokalizuotas mitochondrijose (88 pav.). Piruvato karboksilazė, kuri katalizuoja šią reakciją, yra allosterinis mitochondrijų fermentas. Acetil-CoA yra reikalingas kaip šio fermento allosterinis aktyvatorius. Mitochondrijų membrana yra nepralaidi gautam oksaloacetatui. Pastarasis taip pat atkuriamas malochondrijose:

Reakcija vyksta dalyvaujant mitochondrijų NAD priklausomam malato dehidrogenazei. Mitochondrijose NADH santykis₂/ NAD yra santykinai didelis, todėl intramitochondrijų oksaloacetatas yra lengvai atkuriamas į malatą, kuris lengvai palieka mitochondrijas, einančios per mitochondrijų membraną. Citoplazmoje - NADH santykis₂/ OVER yra labai mažas ir malatas vėl oksiduojamas į oksaloacetatą, dalyvaujant citoplazminiam NAD priklausomam malato dehidrogenazei:

Toliau oksalacetato konversija į fosfoenolpiruvatą vyksta ląstelės citoplazmoje. Pav. 89 pavaizduotas aukščiau aprašytas procesas, skirtas fosuvenolpiruvato susidarymui iš piruvato.

Fruktozės-1,6-difosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą. Iš piruvato susidariusio fosfoenolpiruvato paverčiama fruktozės-1,6-difosfatu, kai atsiranda daug grįžtamųjų glikolizės reakcijų. Po to seka fosfofrukokinazės reakcija, kuri yra negrįžtama. Gliukonogenezė apeina šią endergoninę reakciją. Fruktozės-1,6-difosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą katalizuojama specifine fosfataze:

Pažymėtina, kad AMP slopina fruktozės-bis-fosfatazę ir aktyvuoja ATP, t. Y. Šie nukleotidai veikia fruktozės-bis-fosfatazę, priešingai jų poveikiui fosfofrukokinazei (žr. 329 psl.). Kai AMP koncentracija yra maža ir ATP koncentracija yra didelė, stimuliuojama gliukoneogenezė. Priešingai, kai ATP / AMP santykis yra mažas, ląstelėje atsiranda gliukozės skaidymas.

Gliukozės susidarymas iš gliukozės-6-fosfato. Vėlesniame grįžtamajame gliukozės biosintezės etape fruktozė-6-fosfatas paverčiamas gliukozės-6-fosfatu. Pastarasis gali būti defosforilintas (t. Y. Reakcija vyksta aplink heksokinazės reakciją), veikiant gliukozės-6-fosfatazės fermentui:

Pav. 89 pavaizduotos "aplinkkelio" reakcijos gliukozės biosintezėje iš piruvato ir laktato. Įdomu pažymėti, kad yra glaudus ryšys tarp glikolizės, kuri aktyviai vyksta raumenų audinyje aktyviosios veiklos metu, ir gliukogenogenezė, ypač būdinga kepenų audiniui. Didinant glikolizę didžiausią raumenų aktyvumą, perteklius pieno rūgšties išsisklaido į kraują. Didelė laktato pertekliaus dalis kepenyse paverčiama gliukoze (gliukogenogeneze). Kepenyse susidariusi gliukozė gali būti naudojama kaip energijos substratas, būtinas raumenų audinių aktyvumui. Santrauka tarp glikolizės procesų raumenų audinyje ir glikoneogenezė kepenyse parodyta diagramoje.

Aerozinis piruvato metabolizmas

Ląstelės, kurios yra prastai tiekiamos deguonimi, gali iš dalies arba visiškai egzistuoti dėl glikolizės energijos. Tačiau dauguma audinių gauna energiją daugiausia dėl aerobinių procesų (pavyzdžiui, piruvato oksidacijos). Glikolizės metu piruvinė rūgštis atkuriama ir paverčiama pieno rūgštimi - galutinis anaerobinio metabolizmo produktas; aerobinio transformavimo atveju piruvino rūgštis oksiduojama dekarboksilinant, kad susidarytų acetil-CoA, kuris gali būti oksiduojamas į vandenį ir CO₂.

Piruvato oksidavimas į acetil-CoA (oksidacinis pirovino rūgšties dekarboksilinimas)

Piruvato oksidacija į acetilą CoA, katalizuojama piruvato dehidrogenazės sistemos, vyksta keliais etapais (90 pav.). Jame dalyvauja trys fermentai (piruvato dehidrogenazė, lipoatacetiltransferazė, lipoamido dehidrogenazė) ir penki koenzimai (NAD, FAD, tiamino difosfatas, lipoinės rūgšties amidas ir koenzimas A). Iš viso reakcija gali būti parašyta taip:

Piruvatas + NAD + HS-KoA -> Acetil-CoA + NADH₂ + SU₂

Reakcijai pridedamas reikšmingas standartinės laisvos energijos sumažėjimas ir praktiškai negrįžtamas.

Pirmąjį piruvato oksidacijos dekarboksilinimo etapą katalizuoja piruvato dehidrogenazė (E₁); Koenzimas šioje reakcijoje yra TDF. Skaldoma₂, ir hidroksietilo darinys TDF yra sudarytas iš piruvato:

Antrame proceso etape komplekso E hidroksietilo grupė₁ - TDF-SNON-CH₃ yra perkeliamas į lipo rūgšties amidą, kuris savo ruožtu yra susijęs su lipoatacetiltransferazės fermentu (E₂). Acetilas yra susijęs su sumažėjusia lipoinės rūgšties amido forma, o TDF-E atpalaiduoja.₁.

Tada acetil-lipoatas (susietas su fermentų kompleksu) sąveikauja su koenzimu A (trečiasis etapas). Reakciją katalizuoja lipoato acetiltransferazės fermentas (E₂). Sudaromas acetilo CoA, kuris yra atskirtas nuo fermentų komplekso:

Ketvirtajame etape sumažėja sumažintos lipo rūgšties oksidacija į jos disulfidinę formą. Reakciją katalizuoja lipoamido dehidrogenazės fermentas (E₃), kuriame yra FAD koenzimo, galinčio sumažinti:

Galiausiai, penktajame etape, E₃-FADN₂ oksidavo NAD. Reakcijos rezultatas - regeneruojama oksiduota E forma.₃-FAD ir NADH susidaro₂:

Atliekant oksidacinio dekarboksilinimo procesą susidariusį acetil-CoA dar labiau oksiduojasi, susidarius CO.₂ ir H₂Kitaip tariant, pilnas acetilo CoA oksidavimas vyksta trikarboksirūgšties cikle arba Krebso cikle. Šis procesas ir oksidacinis piruvato dekarboksilinimas vyksta ląstelių mitochondrijose.

Glikoksilato ciklas

Didesniems augalams ir mikroorganizmams gliukogenogenezės procese glikoksilato ciklas atlieka svarbų vaidmenį. Dėl šio ciklo aukštesni augalai ir mikroorganizmai gali paversti angliavandenių metabolitus, taigi ir acetil-CoA į angliavandenius. Gyvūnų ląstelėse nėra du pagrindiniai glioksilato ciklo fermentai: izocitruoti liazę ir malato sintezę, todėl šis ciklas negali būti atliekamas.

Bendroji glioksilato ciklo schema gali būti pavaizduota taip:

GLUCONEOGENESIS

Gliukogenogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių medžiagų, kurios atsiranda daugiausia kepenyse, o mažiau intensyviai - inkstų ir žarnyno gleivinės žievės žievėje.

Gliukogenogenezės funkcija yra palaikyti gliukozės kiekį kraujyje ilgai nevalgius ir intensyviai fiziškai. Nervų audiniams ir raudoniesiems kraujo kūnams ypač reikalingas nuolatinis gliukozės suvartojimas kaip energijos šaltinis.

Glukonogenezės substratai - PVC, pieno rūgštis, glicerinas, amino rūgštys. Jų įtraukimas į gliukogenogenezę priklauso nuo organizmo fiziologinės būklės.

Dauguma glioneogenezės reakcijų yra atvirkštinė glikolizė. Juos katalizuoja tie patys fermentai, kaip ir atitinkamos glikolizės reakcijos.

Trys glikolizės reakcijos (heksokinazė (1), fosfofruktokinazė (3), piruvatas (10)) yra negrįžtamos, o per kitus gliukoneogenezės procesus vyksta kiti fermentai.

Gliukozės sintezė iš PVC.

Pirmasis etapas yra fosfololpiruvato susidarymas iš PVC.

a) PVA karboksilinimas, veikiant piruvato karboksilazei, suformuojant oksaloacetatą mitochondrijose:

Piruvato karboksilazė yra mitochondrijų fermentas, kurio allosterinis aktyvatorius yra acetil-KoA. Oksaloacetato atveju mitochondrijų membrana yra nepralaidi, todėl mitochondrijose oksaloacetatas virsta malatu, dalyvaujant mitochondrijų NAD priklausomam malato dehidrogenazei:

Malatas iš mitochondrijų išeina iš mitochondrijų membranos į citozolį, kur veikiant citoplazminiam NAD priklausomam malato dehidrogenazei oksiduojasi į oksaloacetatą:

b) oksaloacetato dekarboksilinimas ir fosforilinimas vyksta ląstelės citozolyje, susidarant fosfenolpiruvatui; fermentas - fosfoenolpiruvato karboksikinazė:

2 etapas - fruktozės-1,6-bisfosfato konversija į fruktozę-6-fosfatą.

Dėl grįžtamų glikolizės reakcijų fosfofenolpiruvatas paverčiamas fruktozės-1,6-fosfatu. Po to seka negrįžtama fosfolistokinazės glikolizės reakcija. Gliukonogenezė apeina šią reakciją:

Trečiasis etapas yra gliukozės susidarymas iš fruktozės-6-fosfato.

Fruktozė-6-fosfatas paverčiamas gliukozės-6-fosfatu, kuris yra defosforilintas (reakcija vyksta per heksokinazę), veikiant gliukozės-6-fosfatazei:

194.48.155.245 © studopedia.ru nėra skelbiamų medžiagų autorius. Bet suteikia galimybę nemokamai naudotis. Ar yra autorių teisių pažeidimas? Rašykite mums | Atsiliepimai.

Išjungti adBlock!
ir atnaujinkite puslapį (F5)
labai reikalinga