GLUCONEOGENESIS: YUGTO (REAKSYON) AT REGULASYON - CHEMISTRY - 2024

Ang gluconeogenesis ay isang metabolic process na nangyayari sa halos lahat ng mga bagay na nabubuhay, kabilang ang mga halaman, hayop at iba't ibang uri ng mga microorganism. Binubuo ito ng synthesis o pagbuo ng glucose mula sa mga compound na naglalaman ng carbon na hindi carbohydrates, tulad ng amino acid, glucogens, gliserol at lactate.

Ito ay isa sa mga landas ng metabolismo ng karbohidrat na anabolic. Ito synthesize o bumubuo ng mga molekula ng glucose na pangunahin sa atay at, sa isang mas maliit na sukat, sa cortex ng mga bato ng mga tao at hayop.

Metabolic pathway ng glucogenesis. Ang mga pangalan sa asul ay nagpapahiwatig ng mga substrate ng daanan, ang mga arrow na pula ang natatanging mga reaksyon ng daang ito, ang mga sirang arrow ay nagpapahiwatig ng mga reaksyon ng glycolysis, na lumalaban sa daang ito, ang mga naka-bold na arrow ay nagpapahiwatig ng direksyon ng landas. Sa pamamagitan ng BiobulletM, mula sa Wikimedia Commons

Ang prosesong anabolic na ito ay nangyayari kasunod ng reverse direksyon ng catabolic pathway ng glucose, pagkakaroon ng iba't ibang mga tiyak na enzyme sa hindi mababalik na mga puntos ng glycolysis.

Mahalaga ang Gluconeogenesis para sa pagtaas ng mga antas ng glucose sa dugo at mga tisyu sa hypoglycemia. Pinapawi din nito ang pagbaba ng konsentrasyon ng karbohidrat sa mga matagal na pag-aayuno o sa iba pang masamang mga sitwasyon.

katangian

Ito ay isang proseso ng anabolic

Ang Gluconeogenesis ay isa sa mga anabolic na proseso ng metabolismo ng karbohidrat. Sa pamamagitan ng mekanismo nito, ang glucose ay synthesized mula sa mga precursor o mga substrate na binubuo ng mga maliliit na molekula.

Ang glucose ay maaaring mabuo mula sa simpleng biomolecules ng isang likas na protina, tulad ng mga glucogen amino acid at gliserol, ang huli na nagmula sa lipolysis ng triglycerides sa adipose tissue.

Ang Lactate ay gumagana din bilang isang substrate at, sa isang mas mababang sukat, kakaiba-chain chain fatty.

Magbigay ng mga suplay ng glucose

Ang Gluconeogenesis ay may kahalagahan para sa mga nabubuhay na tao at lalo na para sa katawan ng tao. Ito ay dahil nagsisilbi itong ibigay sa mga espesyal na kaso ang malaking pangangailangan para sa glucose na kinakailangan ng utak (humigit-kumulang na 120 gramo bawat araw).

Anong mga bahagi ng katawan ang nangangailangan ng glucose? Ang sistema ng nerbiyos, ang utak ng bato, bukod sa iba pang mga tisyu at mga cell, tulad ng mga pulang selula ng dugo, na gumagamit ng glucose bilang nag-iisa o pangunahing mapagkukunan ng enerhiya at carbon.

Ang mga tindahan ng glucose tulad ng glycogen na nakaimbak sa atay at kalamnan ay halos sapat sa isang araw. Ito nang hindi isinasaalang-alang ang mga diyeta o matinding pagsasanay. Para sa kadahilanang ito, sa pamamagitan ng gluconeogenesis, ang katawan ay binigyan ng glucose na nabuo mula sa iba pang mga di-karbohidrat na precursor o substrates.

Gayundin, ang ruta na ito ay kasangkot sa glucose sa homeostasis. Ang glucose na nabuo sa ganitong paraan, bilang karagdagan sa pagiging isang mapagkukunan ng enerhiya, ay ang substrate para sa iba pang mga reaksyon ng anabolic.

Ang isang halimbawa nito ay ang kaso ng biomolecule biosynthesis. Kabilang dito ang glycoconjugates, glycolipids, glycoproteins, at amino sugars at iba pang heteropolysaccharides.

Mga yugto (reaksyon) ng gluconeogenesis

Ni AngelHerraez, mula sa Wikimedia Commons

Synthetic na ruta

Ang gluconeogenesis ay nagaganap sa cytosol o cytoplasm ng mga selula, pangunahin ng atay at sa isang mas mababang sukat sa cytoplasm ng mga cell ng renal cortex.

Ang synthetic pathway nito ay bumubuo ng isang malaking bahagi ng mga reaksyon ng glycolysis (glucose catabolic pathway), ngunit sa kabaligtaran ng direksyon.

Gayunpaman, mahalagang tandaan na ang 3 reaksyon ng glycolysis na thermodynamically na hindi maibabalik, ay mapaparalisa ng mga tiyak na enzyme sa gluconeogenesis naiiba sa mga kasangkot sa glycolysis, na ginagawang posible para sa mga reaksyon na mangyari sa kabaligtaran ng direksyon.

Lalo na ang mga ito ay mga glycolytic na reaksyon na nabalisa ng mga hexokinase ng enzim o glucokinase, phosphofructokinase at pyruvate kinase.

Ang pagsusuri sa mga mahahalagang hakbang ng gluconeogenesis na nabalisa ng mga tiyak na enzyme, ang pag-convert ng pyruvate sa phosphoenolpyruvate ay nangangailangan ng isang serye ng mga reaksyon.

Ang una ay nangyayari sa mitochondrial matrix na may pag-convert ng pyruvate sa oxaloacetate, na napalaki ng pyruvate carboxylase.

Kaugnay nito, para makilahok ang oxaloacetate, dapat itong ma-convert sa malate ng mitochondrial malate dehydrogenase. Ang enzyme na ito ay dinadala sa pamamagitan ng mitochondria sa cytosol, kung saan ito ay nagbabago pabalik sa oxaloacetate ng malate dehydrogenase na natagpuan sa cell cytoplasm.

Pagkilos ng enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase

Sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), ang oxaloacetate ay na-convert sa phosphoenolpyruvate. Ang magkakaugnay na reaksyon ay buod sa ibaba:

Ang lahat ng mga kaganapang ito ay ginagawang posible ang pagbabagong-anyo ng pyruvate sa phosphoenolpyruvate nang walang panghihimasok ng pyruvate kinase, na tiyak para sa glycolytic pathway.

Gayunpaman, ang phosphoenolpyruvate ay binago sa fructose-1,6-bisphosphate sa pamamagitan ng pagkilos ng mga glycolytic enzymes na baligtad na catalyze ang mga reaksyon na ito.

Pagkilos ng enzyme fructose-1,6-bisphosphatase

Ang susunod na reaksyon na nagbibigay ng pagkilos ng phosphofructokinase sa glycolytic pathway ay ang isa na nagbabago ng fructose-1,6-bisphosphate sa fructose-6-phosphate. Ang enzyme fructose-1,6-bisphosphatase catalyzes ang reaksyon na ito sa landas ng gluconeogenic, na kung saan ay hydrolytic at naitala sa ibaba:

Ito ay isa sa mga punto ng regulasyon ng gluconeogenesis, dahil ang enzyme na ito ay nangangailangan ng Mg ²⁺ para sa aktibidad nito. Ang Fructose-6-phosphate ay sumasailalim ng isang reaksyon ng isomerization na naparalisa ng phosphoglycoisomerase enzyme na nagbabago sa glucose-6-phosphate.

Pagkilos ng glucose ng enzyme-6-phosphatase

Sa wakas, ang pangatlo sa mga reaksyon na ito ay ang pag-convert ng glucose-6-phosphate sa glucose.

Nagagawang ito sa pamamagitan ng pagkilos ng glucose-6-phosphatase na catalyzes isang hydrolysis reaksyon at pinapalitan ang hindi maibabalik na pagkilos ng hexokinase o glucokinase sa glycolytic pathway.

Ang glucose-6-phosphatase enzyme na ito ay nakasalalay sa endoplasmic reticulum ng mga selula ng atay. Kailangan din nito ang cofactor Mg ²⁺ upang maipalabas ang catalytic function nito.

Tinitiyak ng lokasyon nito ang pagpapaandar ng atay bilang isang synthesizer ng glucose upang maibigay ang mga pangangailangan ng iba pang mga organo.

Mga halamang gluconeogen

Kapag walang sapat na oxygen sa katawan, tulad ng maaaring mangyari sa mga kalamnan at erythrocytes sa kaso ng matagal na ehersisyo, ang pagbuburo ng glucose ay nangyayari; iyon ay, ang glucose ay hindi ganap na na-oxidized sa ilalim ng mga anaerobic na kondisyon at sa gayon ay ginawa ang lactate.

Ang parehong produkto ay maaaring pumasa sa dugo at mula doon maabot ang atay. Doon ito kikilos bilang isang gluconeogenic substrate, dahil sa pagpasok ng Cori cycle ang lactate ay mababago sa pyruvate. Ang pagbabagong ito ay dahil sa pagkilos ng enzyme lactate dehydrogenase.

Lactate

Ang Lactate ay isang mahalagang gluconeogenic na substrate sa katawan ng tao, at sa sandaling maubos ang mga tindahan ng glycogen, ang pagbabagong-anyo ng lactate sa glucose ay nakakatulong upang mabuo ang mga tindahan ng glycogen sa mga kalamnan at atay.

Pyruvate

Sa kabilang banda, sa pamamagitan ng mga reaksyon na bumubuo sa tinatawag na siklo ng glucose-alanine, nangyayari ang pyruvate transamination.

Ito ay matatagpuan sa mga labis na hepatic na tisyu, na nagbabago ng pyruvate sa alanine, na bumubuo ng isa pa sa mahahalagang substrate na gluconeogenic.

Sa matinding mga kondisyon ng matagal na pag-aayuno o iba pang mga pagkagambala sa metaboliko, ang catabolismong protina ay magiging isang mapagkukunan ng mga glucogen amino acid bilang isang huling paraan. Ang mga ito ay bubuo ng mga tagapamagitan ng Krebs cycle at makabuo ng oxaloacetate.

Glycerol at iba pa

Ang gliserol ay ang tanging makabuluhang gluconeogenic substrate na nagmula sa metabolismo ng lipid.

Ito ay pinakawalan sa panahon ng hydrolysis ng triacylglycerides, na naka-imbak sa adipose tissue. Ang mga ito ay binago sa pamamagitan ng magkakasunod na phosphorylation at dehydrogenation reaksyon sa dihydroxyacetone phosphate, na sinusundan ang gluconeogenic pathway upang mabuo ang glucose.

Sa kabilang banda, ang ilang mga kakaibang-chain chain fatty ay gluconeogenic.

Ang regulasyon ng gluconeogenesis

Ang isa sa mga unang kontrol ng gluconeogenesis ay isinasagawa ng isang paggamit ng mga pagkain na may mababang nilalaman ng karbohidrat, na nagsusulong ng normal na antas ng glucose sa dugo.

Sa kaibahan, kung ang paggamit ng karbohidrat ay mababa, ang landas ng gluconeogenesis ay mahalaga upang matugunan ang mga kinakailangan sa glucose sa katawan.

Mayroong iba pang mga kadahilanan na kasangkot sa regulasyon ng timbal sa pagitan ng glycolysis at gluconeogenesis: mga antas ng ATP. Kapag ang mga ito ay mataas, ang glycolysis ay hinarang, habang ang gluconeogenesis ay isinaaktibo.

Ang kabaligtaran ay nangyayari sa mga antas ng AMP: kung mataas ang mga ito, ang glycolysis ay isinaaktibo, ngunit ang gluconeogenesis ay hinarang.

Mayroong ilang mga checkpoints sa mga tiyak na mga reaksyon na-catalyzed na enzyme sa gluconeogenesis. Alin? Ang konsentrasyon ng mga enzymatic substrates at cofactors tulad ng Mg ²⁺ , at ang pagkakaroon ng mga activator tulad ng phosphofructokinase.

Ang Phosphofructokinase ay isinaaktibo ng AMP at ang impluwensya ng pancreatic hormones na insulin, glucagon, at kahit ilang mga glukokortikoid.

Mga Sanggunian

1. Mathews, Holde at Ahern. (2002). Biochemistry (ika-3 ed.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Mga Prinsipyo ng Biochemistry / Gluconeogenesis at Glycogenesis. Kinuha mula sa: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Disyembre 2017). Ang Regulasyon ng Gluconeogenesis, Pagsukat, at Mga Karamdaman. Kinuha mula sa: researchgate.net
4. Gluconeogenesis. . Kinuha mula sa: imed.stanford.edu
5. Panayam 3-Glycolysis at Gluconeogenesis. . Kinuha mula sa: chem.uwec.edu
6. Gluconeogenesis. . Kinuha mula sa: chemistry.creighton.edu