GLUCONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa daripada produk bukan karbohidrat. Produk atau metabolit seperti itu terutamanya asid laktik dan piruvat, yang dikenali sebagai asid amino glikogenik, gliserol dan sebilangan sebatian lain. Dalam erti kata lain, prekursor glukosa dalam glukoneogenesis boleh pyruvate atau mana-mana sebatian yang ditukarkan kepada pyruvate semasa katabolisme atau salah satu daripada produk perantaraan kitaran asid tricarboxylic.

Dalam vertebrata, glukoneogenesis paling sengit dalam sel-sel hati dan buah pinggang (dalam bahan kortikal).

Kebanyakan peringkat glukoneogenesis adalah tindak balas glikolisis terbalik. Hanya 3 tindak balas glikolisis (hexokinase, fosfo-fruktokinase dan piruvat kinase) tidak dapat dipulihkan, oleh itu, enzim lain digunakan dalam proses glukoneogenesis dalam 3 peringkat. Pertimbangkan laluan sintesis glukosa dari piruvat.

Pembentukan phosphoenolpyruvate dari piruvat. Sintesis phosphoenolpyruvate dijalankan dalam beberapa peringkat. Pada mulanya piruvat di bawah pengaruh pyruvate carboxylase dan dengan penyertaan CO2 dan ATP karboksilat untuk membentuk oksaloasetat:

Kemudian, sebagai akibat daripada decarboxylation dan phosphorylation di bawah pengaruh enzim phosphoenolpyruvate carboxylase, oksaloasetat ditukar kepada phosphoenolpyruvate. Penderma residu fosfat dalam reaksi adalah guanosine triphosphate (GTP):

Telah ditubuhkan bahawa enzim sitosol dan mitokondria terlibat dalam pembentukan fosfoenolpyruvate.

Tahap pertama dari hasil sintesis di mitokondria (Gambar 10.6). Pyruvate carboxylase, yang mengkatalisis tindak balas ini, adalah enzim mitokondria allosteric. Acetyl-CoA diperlukan sebagai pengaktifan allosteric enzim ini. Membran mitokondria tidak dapat ditembusi oleh oxaloacetate yang dihasilkan. Yang terakhir di sini, di mitokondria, dipulihkan kepada malate:

Reaksi ini diteruskan dengan penyertaan dehidrogenase malat mitokondria NAD. Dalam mitokondria, nisbah NADH / NAD + agak tinggi, dan oleh itu intramitochondrial oxaloacetate mudah dikembalikan kepada malat, yang dengan mudah meninggalkan mitokondria melalui membran mitokondria. Dalam sitosol, nisbah NADH / NAD + sangat rendah, dan malat sekali lagi teroksida dengan penyertaan dehidrogenase malat sitoplasma NAD:

Penukaran oxaloacetate selanjutnya kepada phosphoenolpyruvate berlaku di sitosol sel.

Transformasi fruktosa-1,6-bisphosphate kepada fruktosa-6-fosfat. Sebagai hasil daripada tindak balas tindak balas glikolisis yang boleh diubah, fosfol-enolpuvat yang terbentuk daripada piruvat berubah menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat. Ini diikuti dengan tindak balas phosphofructokinase, yang tidak dapat dipulihkan. Glukoneogenesis melangkaui tindak balas ini. Penukaran fruktosa-1,6-bis-fosfat kepada fruktosa-6-fosfat dipangkin oleh fosfatase tertentu:

Rajah. 10.6. Pembentukan fosfoenol-piruvat dari piruvat. 1 - karboksilase piruvat; 2 - malat dehidrogenase (mitokondria); 3-malat dehidrogenase (sitoplasma); 4 - phosphoenolpyruvate-carboxy kinase.

Rajah. 10.7. Glikolisis dan glukoneogenesis. Anak panah merah menandakan laluan "melintang" glukoneogenesis dalam biosintesis glukosa daripada piruvat dan laktat; nombor dalam lingkaran menunjukkan peringkat glikolisis yang sepadan.

Pembentukan glukosa daripada glukosa-6-fosfat. Dalam tahap balik biosintesis glukosa yang seterusnya, fruktosa-6-fosfat ditukar kepada glukosa-6-fosfat. Yang terakhir ini boleh dilepaskan dengan dephosphorylated (iaitu, tindak balas memintas reaksi heksokinase) di bawah pengaruh enzim glukosa-6-phosphatase:

Dalam rajah. 10.7 menunjukkan tindak balas "memintas" glukoneogenesis dalam biosintesis glukosa daripada piruvat dan laktat.

Peraturan glukoneogenesis. Titik penting dalam pengawalan glukoneogenesis ialah tindak balas yang dipangkin oleh pyruvate carboxylase. Peranan modulator allosteric positif enzim ini dilakukan oleh asetil-CoA. Dalam ketiadaan asetil CoA, enzim ini hampir tidak sepenuhnya aktif. Apabila mitokondria asetil-CoA berkumpul di dalam sel, biosintesis glukosa dari piruvat meningkat. Telah diketahui bahawa asetil-CoA secara simultan merupakan modulator negatif kompleks pyruvate dehydrogenase (lihat di bawah). Akibatnya, pengumpulan asetil CoA memperlambat decarboxylation oksidatif piruvat, yang juga menyumbang kepada penukaran yang terakhir ke dalam glukosa.

Satu lagi perkara penting dalam pengawalan glukoneogenesis ialah tindak balas yang dipangkin oleh fruktosa-1,6-bisphosphatase, enzim yang terhalang oleh AMP. AMP mempunyai kesan yang bertentangan dengan phosphofructokinase, iaitu, untuk enzim ini, ia adalah pengaktifan allosteric. Pada kepekatan rendah AMP dan tahap tinggi ATP, glukoneogenesis dirangsang. Sebaliknya, apabila nisbah ATP / AMP kecil, pembahagian glukosa diperhatikan di dalam sel.

Pada tahun 1980, sekumpulan penyelidik Belgium (G. Hers dan lain-lain) menemui fruktosa-2,6-bisfosfat dalam tisu hati, yang merupakan pengawal selia yang kuat dalam aktiviti dua enzim tersenarai:

Fruktosa 2,6-bisphosphate mengaktifkan phosphofructokinase dan menghalang fruktosa-1,6-bisphosphatase. Peningkatan tahap fruktosa-2,6-bis-fosfat dalam sel menyumbang kepada peningkatan glikolisis dan penurunan kadar glukoneogenesis. Dengan mengurangkan kepekatan fruktosa-2,6-bisphosphate, sebaliknya adalah benar.

Telah ditubuhkan bahawa biosintesis fruktosa-2,6-bisfosfat berasal dari fruktosa-6-fosfat dengan penyertaan ATP, dan ia pecah menjadi fosfat fruktosa-6-fosfat dan tak organik. Biosintesis dan penguraian fruktosa-2,6-bis-fosfat dipangkin oleh enzim yang sama, iaitu. Enzim ini berfungsi, ia mempunyai kedua-dua aktiviti fosfokinase dan fosfatase:

Ia juga menunjukkan bahawa enzim bifunctional pula dikawal oleh fosforilasi bergantung kepada cAMP. Fosforilasi membawa kepada peningkatan aktiviti fosfatase dan penurunan aktiviti fosfo kinase enzim bifunctional. Mekanisme ini menerangkan kesan cepat hormon, khususnya glukagon, pada tahap fruktosa 2,6-bisphosphate dalam sel (lihat Bab 16).

Aktiviti enzim bifunctional juga dikawal oleh metabolit tertentu, antaranya glycrolol-3-fosfat adalah yang paling penting. Kesan gliserol-3-fosfat pada enzim ke arahnya adalah serupa dengan kesan yang diamati apabila fosforilasi oleh kinase protein yang bergantung kepada cAMP.

Pada masa ini, fruktosa-2,6-bisfosfat, sebagai tambahan kepada hati, juga terdapat di organ-organ dan tisu-tisu haiwan lain, serta tumbuhan dan mikroorganisma.

Telah ditunjukkan bahawa glukoneogenesis juga boleh dikawal secara tidak langsung, iaitu melalui perubahan dalam aktiviti enzim yang tidak terlibat secara langsung dalam sintesis glukosa. Oleh itu, telah ditubuhkan bahawa enzim glikolisis pyruvatkinase wujud dalam 2 bentuk - L dan M. Form L (dari Bahasa Inggeris. Hati - hati) berlaku dalam tisu yang mampu glukoneogenesis. Bentuk ini dihalang oleh lebihan ATP dan beberapa asid amino, khususnya, al-Nin. M-form (dari Bahasa Inggeris Otot - otot) tidak tertakluk kepada peraturan sedemikian. Di bawah syarat bekalan tenaga yang memadai ke sel, bentuk L-pyruvate kinase dihalang. Sebagai akibat dari perencatan, glikolisis perlahan dan keadaan yang kondusif terhadap glukoneogegenesis dicipta.

Akhirnya, adalah menarik perhatian bahawa terdapat hubungan rapat antara glikolisis, yang secara intensif berlaku dalam tisu otot semasa aktiviti aktifnya, dan gluco-neogenesis, terutamanya ciri tisu hati. Dengan aktiviti otot maksimum akibat peningkatan glikolisis, lebihan asid laktik berleluasa ke dalam darah dan sebahagian besarnya menjadi glukosa (glukoneogenesis) di hati. Glukosa tersebut kemudiannya boleh digunakan sebagai substrat tenaga yang diperlukan untuk aktiviti tisu otot. Hubungan antara proses glikolisis dalam tisu otot dan glukoneogenesis di hati boleh diwakili sebagai skema:

Glukoneogenesis di hati

Pembentukan glukosa dari laktat. Laktat yang terbentuk dalam otot yang sedang bekerja atau dalam sel dengan kaedah anaerobik utama katabolisme glukosa memasuki darah dan kemudian ke dalam hati. Di hati, nisbah NADH / NAD + lebih rendah daripada pada otot kontraksi, oleh itu tindak balas dehidrogenase laktat bergerak ke arah yang bertentangan, iaitu. ke arah pembentukan piruvat dari laktat. Seterusnya, piruvat terlibat dalam glukoneogenesis, dan glukosa yang dihasilkan memasuki darah dan diserap oleh otot rangka. Urutan kejadian ini dipanggil "kitaran glukosa-laktat "atau" kitaran Corey".

Kitaran Corey melakukan 2 fungsi penting: 1 - memperuntukkan penggunaan laktat; 2 - menghalang akumulasi laktat dan, sebagai akibatnya, penurunan yang berbahaya dalam pH (asidosis laktik). Sebahagian daripada piruvat yang terbentuk daripada laktat dioksidakan oleh hati kepada CO2 dan H2A. Tenaga pengoksidaan boleh digunakan untuk mensintesis ATP, yang diperlukan untuk tindak balas glukoneogenesis.

Pembentukan glukosa daripada asid amino. Asid amino, yang, apabila katabolik, berubah menjadi piruvat atau metabolit kitaran sitrat, boleh dipertimbangkan sebagai pendahulunya berpotensi glukosa dan glikogen dan dipanggil glikogen. Sebagai contoh, oxa-loacetate, yang terbentuk daripada asid aspartik, adalah produk perantaraan kitaran sitrat dan glukoneogenesis. Daripada semua asid amino yang memasuki hati, kira-kira 30% adalah alanin. Ini kerana pecahan protein otot menghasilkan asid amino, kebanyakannya ditukar dengan segera kepada piruvat, atau terlebih dahulu menjadi oxaloacetate, dan kemudian kepada piruvat. Yang terakhir ditukar kepada alanine, memperoleh kumpulan amino daripada asid amino lain. Alanine dari otot diangkut oleh darah ke hati, di mana ia sekali lagi ditukar menjadi pyruvate, yang sebahagiannya teroksida dan sebahagiannya dimasukkan ke dalam neogenesis glukosa. Oleh itu, terdapat urutan peristiwa berikut (kitaran glukosa-alanine): glukosa dalam otot → piruvat dalam otot → alanin pada otot → alanin dalam hati → glukosa dalam hati → glukosa dalam otot. Keseluruhan kitaran tidak membawa kepada peningkatan dalam jumlah glukosa dalam otot, tetapi ia menyelesaikan masalah pengangkutan amino nitrogen dari otot ke hati dan mencegah asidosis laktik.

Pembentukan glukosa dari gliserol. Glycerol dibentuk oleh hidrolisis triacylglercerols, terutamanya dalam tisu adipose. Hanya tisu yang mempunyai enzim gliserol kinase, contohnya, hati, buah pinggang, boleh menggunakannya. Enzim yang bergantung kepada ATP ini mempercepat penukaran gliserol kepada α-glycerophosphate (gliserol-3-fosfat). Apabila gliserol-3-fosfat dimasukkan ke dalam glukoneogenesis, ia dehidrasi dengan dehidrogenase yang bergantung kepada NAD untuk membentuk dihydroxyacetonephosphate, yang selanjutnya ditukar menjadi glukosa.

35.35 Idea laluan pentos fosfat transformasi glukosa. Reaksi oksidatif (ke peringkat ribulosa-5-fosfat). Pengedaran dan hasil keseluruhan laluan ini (pembentukan pentos, NADPH dan tenaga)

Laluan fosfat pentosa, juga dipanggil hexomonophosphate shunt, berfungsi sebagai alternatif dengan pengoksidaan glukosa-6-fosfat. Laluan pentos fosfat terdiri daripada 2 fasa (bahagian) - oksidatif dan bukan oksidatif.

Dalam fasa oksidatif, glukosa-6-fosfat mengoksidakan irreversibly ke dalam pentosa-ribulosa-5-fosfat, dan dikurangkan NADPH dibentuk. Dalam fasa bukan oksidatif, ribulosa-5-fosfat ditukar kepada ribosa-5-fosfat dan metabolit glikolisis. Laluan pentos fosfat menyediakan sel dengan ribosa untuk mensintesis nukleotida purine dan pyrimidine dan hidrogenasi NADPH koenzyme, yang digunakan dalam proses regeneratif. Persamaan total laluan pentos fosfat dinyatakan seperti berikut:

3 glukosa-6-fosfat + 6 NADP + → 3 CO2 + 6 (NADPH + H +) + 2 Fruktosa-6-fosfat + Glyceraldehyde-3-fosfat.

Enzim daripada laluan pentos fosfat, serta enzim glikolisis, dilokalkan dalam sitosol. Laluan fosfat pentosa yang paling aktif berlaku di tisu adipose, hati, korteks adrenal, eritrosit, kelenjar susu semasa penyusuan, testis.

Dalam bahagian oksidatif laluan pentos fosfatglukosa-6-fosfat mengalami decarboxylation oksidatif, mengakibatkan pembentukan pentoses. Langkah ini termasuk 2 tindak balas dehidrogenasi.

nyahhidrogenan reaksi pertama - penukaran glukosa-6-fosfat untuk Gluconolactone-6-fosfat - pemangkin Nadhar + -dependent glukosa-6-fosfat dehidrogenase dan disertai oleh pengoksidaan kumpulan aldehid pada atom karbon pertama satu molekul dan pembentukan dikurangkan NADPH koenzim. Seterusnya, gluconolactone-6-fosfat cepat ditukar kepada 6-phosphogluconate dengan penyertaan enzim glukonolactone hydratase. Enzim 6-phosphogluconate dehydrogenase mempelbagaikan tindak balas dehidrogenasi kedua bahagian pengoksidaan, di mana decarboxylation juga berlaku. Dalam kes ini, rantai karbon dipendekkan oleh satu atom karbon, ribulosa-5-fosfat dan molekul NADPH hidrogenasi terbentuk. Dipulihkan NADPH menghalang enzim pertama peringkat oksidatif laluan pentos fosfat - glukosa-6-fosfat dehidrogenase. Penukaran NADPH ke keadaan teroksida NADP + membawa kepada perencatan enzim yang lemah. Kelajuan tindak balas yang sama meningkat, dan jumlah NADPH yang lebih besar terbentuk.

Jumlah persamaan tahap pengoksidaan pentosa fosfatlaluan boleh diwakili sebagai:

Reaksi oksidasi adalah sumber utama NADPH dalam sel. Koenzim hidrogenasi membekalkan hidrogen dengan proses biosintetik, reaksi redoks yang melibatkan perlindungan sel terhadap spesies oksigen reaktif.

Peringkat oksidatif pembentukan pentosa dan tahap non-oksidatif (jalan kembali pentoses ke hexoses) bersama-sama membentuk proses kitaran. Proses sedemikian boleh dijelaskan oleh persamaan umum:

Ini bermakna bahawa 6 molekul glukosa-5-fosfat (pentoses) dan 6 molekul CO terbentuk daripada 6 molekul glukosa2. Enzim fasa bukan oksidatif mengubah 6 molekul ribulosa-5-fosfat kepada 5 molekul glukosa (hexose). Apabila tindak balas ini dijalankan mengikut urutan, satu-satunya produk yang berguna ialah NADPH, yang terbentuk dalam fasa oksidatif laluan pentos fosfat. Proses ini dipanggil kitaran pentos fosfat. Aliran kitaran pentosa fosfat membolehkan sel-sel menghasilkan NADPH, yang diperlukan untuk sintesis lemak, tanpa mengumpul pentos.

Tenaga yang dikeluarkan semasa pecahan glukosa diubah menjadi tenaga penderma hidrogen bertenaga tinggi - NADPH. Hidrogenasi NADPH berfungsi sebagai sumber hidrogen untuk sintesis reduktif, dan tenaga NADPH ditukar dan disimpan dalam bahan-bahan yang baru disintesis, seperti asid lemak, yang dikeluarkan semasa katabolisme mereka dan digunakan oleh sel.

Glukoneogenesis

Kandungannya

Gluconeogenesis - pembentukan di dalam hati dan sedikit sebanyak dalam korteks renal (kira-kira 10%) daripada molekul glukosa daripada molekul sebatian organik yang lain - sumber tenaga, misalnya asid amino bebas, asid laktik, gliserol. Asid lemak mamalia percuma tidak digunakan untuk glukoneogenesis.

Tahap glukoneogenesis mengulangi tahap-tahap glikolisis dalam arah yang bertentangan dan dipangkin oleh enzim yang sama kecuali untuk 4 reaksi:

  • Penukaran pyruvate kepada oxaloacetate (enzim pyruvate carboxylase)
  • Transformasi oksaloasetat dalam phosphoenolpyruvate (enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase)
  • Penukaran fruktosa-1,6-diphosphat kepada fruktosa-6-fosfat (enzim fruktosa-1,6-diphosphatase)
  • Penukaran glukosa-6-fosfat menjadi glukosa (enzim glukosa-6-fosfatase)

Keseluruhan persamaan gluconeogenesis 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6PN.

Peranan dalam tubuh Edit

Apabila berpuasa dalam tubuh manusia secara aktif digunakan rizab nutrien (glikogen, asid lemak). Mereka dipecahkan kepada asid amino, keto asid dan sebatian bukan karbohidrat lain. Kebanyakan sebatian ini tidak dikeluarkan dari badan, tetapi dikitar semula. Bahan-bahan diangkut oleh darah ke hati dari tisu lain, dan digunakan dalam glukoneogenesis untuk sintesis glukosa - sumber utama tenaga dalam tubuh. Oleh itu, apabila badan habis, gluconeogenesis adalah pembekal utama substrat tenaga.

Kesan alkohol pada glukoneogenesis Edit

Terdapat satu lagi aspek yang perlu diingat apabila mempertimbangkan glukoneogenesis dari sudut pandangan biologi dan perubatan manusia. Penggunaan sejumlah besar alkohol secara dramatik menghalang glukoneogenesis di hati, mengakibatkan tahap glukosa darah yang lebih rendah. Keadaan ini dipanggil hypoglycemia. Kesan alkohol ini memberi kesan yang sangat mendadak selepas melakukan kerja keras atau perut kosong. Sekiranya seseorang meminum alkohol selepas kerja fizikal yang panjang dan keras, tahap glukosa dalam darah boleh menurun hingga 40 atau 30% daripada norma. Hipoglisemia menjejaskan fungsi otak. Ia amat berbahaya bagi kawasan-kawasan yang mengendalikan suhu badan, supaya, sebagai contoh, di bawah pengaruh hipoglikemia, suhu badan boleh menurun sebanyak 2 ° C atau lebih (apabila diukur di rektum). Sekiranya seseorang diberikan syarat untuk minum penyelesaian glukosa, maka suhu badan normal akan pulih dengan cepat. Kebiasaan lama, yang ditetapkan memberi orang wiski atau orang yang lapar atau lapar kepada mereka yang diselamatkan di laut atau di padang pasir, secara fisiologis tidak wajar dan bahkan berbahaya; dalam kes sedemikian, glukosa perlu diberikan.

Glukoneogenesis, membuang otot, dan penyembuhan luka yang lemah Edit

Glukagon mula merangsang glukoneogenesis selepas kira-kira 6 jam berpuasa, namun rangsangan intensif glukoneogenesis berlaku selepas 32 jam berpuasa apabila hormon cortisol diaktifkan. Nota: hormon kortisol glukokortikosteroid adalah steroid katabolik. Ia mengaktifkan pemecahan protein otot dan tisu lain kepada asid amino, yang bertindak sebagai prekursor glukosa dalam glukoneogenesis. Atrofi otot adalah langkah yang perlu diambil untuk memberi glukosa kepada otak. Oleh itu, perlu menyediakan makanan tambahan untuk pesakit yang pulih dari pembedahan atau kecederaan yang meluas (contohnya, sindrom meremas jangka panjang atau luka bakar yang teruk). Jika pesakit tidak menerima jumlah makanan yang mencukupi, proses-proses katabolik mendominasi di dalam badannya dan kekurangan otot dan tisu berlaku. Agar luka dapat sembuh, adalah perlu untuk menguatkan proses anabolik, yang memerlukan makanan tambahan.

Glikolisis dan glukoneogenesis saling melengkapi

Sejak sintesis dan pengoksidaan glukosa adalah penting untuk kewujudan sel-sel (glikolisis) dan badan (gluconeogenesis), peraturan proses ini memenuhi keperluan organ dan tisu dalam keadaan yang berbeza kewujudan.

Sejak pengoksidaan glikolitik glukosa

  • satu kaedah untuk menghasilkan tenaga di bawah keadaan aerobik dan anaerobik, ia terus berlaku dalam semua sel-sel dan, sudah tentu, mesti diaktifkan dan operasi sel penguatan, seperti mengurangkan neutrofil pergerakan myocyte;
  • Jika gliserol dan acetyl-ScoA digunakan untuk mensintesis lemak dalam hepatosit dan adiposit, pengoksidaan ini diaktifkan dengan lebihan glukosa dalam sel-sel ini.

Glukoneogenesis, sebagai pembentukan glukosa dalam hati daripada sumber bukan karbohidrat, perlu:

  • semasa hypoglycemia semasa beban otot - sintesis glukosa dari asid laktik, yang berasal dari otot kerja, dan dari gliserol, yang terbentuk semasa mobilisasi lemak;
  • dengan hipoglikemia dengan puasa singkat (sehingga 24 jam) - sintesis terutamanya dari asid laktik, terus memasuki hati dari erythrocytes,
  • dengan hipoglikemia semasa puasa yang berpanjangan - terutamanya sintesis daripada asid amino yang dibentuk semasa katabolisme protein, dan juga dari asid laktik dan gliserin.

Oleh itu, glukoneogenesis, pergi ke hati, menyediakan semua sel dan organ lain (sel darah merah, tisu saraf, otot, dan lain-lain) dengan glukosa, di mana proses yang memerlukan glukosa aktif. Kemasukan glukosa ke dalam sel-sel ini juga perlu untuk mengekalkan kepekatan oksaloasetat dan memastikan pembakaran dalam TCA asetil-SKOA yang diperoleh daripada asid lemak atau badan keton.

Secara umum, dua cara mengawal selia glikolisis dan glukoneogenesis boleh dibezakan: hormon dengan penyertaan hormon dan metabolik, iaitu. menggunakan produk pertengahan atau akhir metabolisme glukosa.

Terdapat tiga bidang utama di mana proses ini dikawal selia:

  • tindak balas glikolisis pertama,
  • tindak balas glikolisis ketiga dan boleh diterbalikkan kepadanya,
  • tindak balas glikolisis kesepuluh dan boleh diterbalikkan.

Peraturan glukoneogenesis

pengaktifan hormon gluconeogenesis dilakukan glucocorticoids, yang meningkatkan sintesis carboxylase pyruvate, carboxykinase phosphoenolpyruvate, fruktosa-1,6-difosfatazy. Glukagon merangsang enzim yang sama melalui mekanisme adenylate cyclase oleh fosforilasi.

Tenaga untuk glukoneogenesis berasal dari β-pengoksidaan asid lemak. Produk akhir pengoksidaan ini, asetil-SCAA, merangsang aktiviti enzim glukoneogenesis pertama, pyruvate carboxylase. Di samping itu, fruktosa-1,6-diphosphatase dirangsang dengan penyertaan ATP.

Faktor hormon dan metabolik yang mengawal glikolisis dan glukonogenesis

Peraturan glikolisis

Peraturan hormon

Di dalam hati, glikolisis dirangsang oleh insulin, yang meningkatkan bilangan enzim glikolisis utama (hexokinase, phosphofruktokinase, piruvat kinase).

Di hati, aktiviti glucokinase, kecuali untuk insulin, dikawal oleh hormon lain:

  • pengaktifan disebabkan oleh nukleon anon,
  • aktiviti mereka menekan glucocorticoids dan estrogen.

Dalam tisu lain, aktiviti hexokinases

  • meningkat dengan hormon tiroid,
  • menurunkan glucocorticoids dan somatotropin.
Peraturan metabolik

Hexokinase sel nonhepatik dihalang oleh hasil tindak balasnya sendiri, glukosa-6-fosfat.

Phosphofructokinase:

  • diaktifkan oleh AMP dan substratnya sendiri (fruktosa-6-fosfat),
  • menghalang - ATP, asid sitrik, asid lemak.

Pyruvate kinase diaktifkan oleh fruktosa-1,6-diphosphate (peraturan positif langsung).

Molekul AMP, merangsang glikolisis, dibentuk dalam reaksi adenil kinase, diaktifkan apabila lebihan ADP muncul. Terutama dengan jelas nilai peraturan sedemikian ditunjukkan dalam kerja-kerja otot:

Glukoneogenesis

Gluconeogenesis - pembentukan di dalam hati dan sedikit sebanyak dalam korteks renal (kira-kira 10%) daripada molekul glukosa daripada molekul sebatian organik yang lain - sumber tenaga, misalnya asid amino bebas, asid laktik, gliserol. Asid lemak mamalia percuma tidak digunakan untuk glukoneogenesis.

Kandungannya

Tahap glukoneogenesis

Tahap glukoneogenesis mengulangi tahap-tahap glikolisis dalam arah yang bertentangan dan dipangkin oleh enzim yang sama kecuali untuk 4 reaksi:

  1. Penukaran pyruvate kepada oxaloacetate (enzim pyruvate carboxylase)
  2. Transformasi oksaloasetat dalam phosphoenolpyruvate (enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase)
  3. Penukaran fruktosa-1,6-diphosphat kepada fruktosa-6-fosfat (enzim fruktosa-1,6-diphosphatase)
  4. Penukaran glukosa-6-fosfat menjadi glukosa (enzim glukosa-6-fosfatase)

Jumlah persamaan glukoneogenesis: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn [1].

Peranan dalam badan

Apabila berpuasa dalam tubuh manusia secara aktif digunakan rizab nutrien (glikogen, asid lemak). Mereka dipecahkan kepada asid amino, keto asid dan sebatian bukan karbohidrat lain. Kebanyakan sebatian ini tidak dikeluarkan dari badan, tetapi dikitar semula. Bahan-bahan diangkut oleh darah ke hati dari tisu lain, dan digunakan dalam glukoneogenesis untuk sintesis glukosa - sumber utama tenaga dalam tubuh. Oleh itu, apabila badan habis, gluconeogenesis adalah pembekal utama substrat tenaga.

Nota

  1. ↑ Biokimia visual. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, ms.302

Pautan

  • Cari dan aturkan dalam bentuk pautan nota kaki ke sumber yang bereputasi yang mengesahkan tertulis.
  • Tambahan artikel (artikel terlalu pendek atau hanya mengandungi definisi kamus).

Yayasan Wikimedia. 2010

Lihat apa "Gluconeogenesis" dalam kamus lain:

glukoneogenesis - glukonogenesis... rujukan kamus ortografi

GLUCONEOGENESIS - proses pembentukan glukosa dalam badan haiwan (terutamanya dalam hati) dari protein, lemak dan bahan lain selain karbohidrat, contohnya, dari gliserin... Kamus Ensiklopedi Besar

GLUCONEOGENESIS - biochem. pembentukan glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat. Pusat yang sama, cara G. dalam organisma hidup adalah biosintesis glukosa dari piruvat ke piruvat. Persamaan umum G.: 2 pyruvate + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Kamus ensiklopedi biologi

glukoneogenesis - lihat glukogenesis. (Sumber: "Mikrobiologi: Glosari Istilah", N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Kamus Mikrobiologi

gluconeogenesis - n., bilangan sinonim: 1 • tindak balas (33) Kamus Sinonim ASIS. V.N. Trishin. 2013... Kamus Sinonim

glukoneogenesis - - biosintesis glukosa, meneruskan sama dengan glikolisis, tetapi dalam arah yang bertentangan... Glossary ringkas istilah biokimia

Glukoneogenesis - Biosintesis glukosa dari prekursor jenis bukan karbohidrat seperti pyruvate, asid amino, gliserin [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] topik bioteknologi EN glukoneogenesis... Buku rujukan penterjemah teknikal

Glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dalam badan haiwan (terutamanya di hati) daripada protein, lemak dan bahan lain (bukan dari karbohidrat), contohnya, dari gliserol. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS, proses pembentukan glukosa dalam badan haiwan...... kamus Ensiklopedi

GLUCONEOGENESIS - (dari Yunani Glycys manis, neos baru dan genesis kelahiran, garis keturunan), sintesis monosakarida (Ch. Arg glukosa) daripada prekursor bukan karbohidrat yang berlaku dalam sel hidup di bawah tindakan enzim. G. dijalankan ke arah yang bertentangan...... ensiklopedia kimia

GLUCONEOGENESIS - proses pembentukan glukosa dalam organisma haiwan (terutamanya di hati) dari protein, lemak, dan lain-lain dalam (bukan dari karbohidrat), misalnya. dari gliserin. Capercaillie: lelaki dan wanita semasa (di atas)... Sains semula jadi. Kamus ensiklopedia

Glukoneogenesis. Peranan hati dalam metabolisme karbohidrat;

Pelepasan ATP dalam penguraian glukosa aerobik.

Pembentukan ATP semasa glikolisis boleh diteruskan dalam dua cara:

1. Fosforilasi substrat, apabila sintesis ATP dari ADP dan H3Ro4 tenaga ikatan makroergik substrat digunakan.

2. Fosforilasi oksidatif kerana tenaga elektron dan pemindahan proton sepanjang CPE (kompleks pernafasan tisu).

Di bawah keadaan aerobik, 2 molekul NADH → rantaian pernafasan "disimpan" dan membentuk molekul 3 × 2 = 6 ATP. (Rantaian pernafasan yang mengoksida NADH mempunyai 3 titik fosforilasi - ini adalah I, III, IV. Kompleks rantaian pernafasan bagi setiap molekul O2 - 3 molekul H3Ro4. (P / O = 3) ialah pekali fosforilasi Mengambil kira 2 molekul ATP yang disintesis dalam tindak balas fosforilasi ke peringkat pembentukan pyruvate, pada peringkat pertama kita mendapat 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Jika substrat yang bergantung kepada FAD dioksidakan dalam rantaian pernafasan, maka titik konjugasi kekal kompleks 2: III dan IV (P / O = 2) bagi setiap molekul O2 - 2 molekul H3Ro4.

Oleh itu, pada peringkat ketiga, kerana penderma hidrogen dan fungsi tenaga yang betul kitaran Krebs, kita mendapat 24 ATP.

Secara keseluruhan, dalam ketiga-tiga peringkat pengoksidaan aerobik 1 mole glukosa, kita memperoleh 38 mol ATP.

Jumlah tenaga penguraian glukosa ialah 2880 kJ / mol. Tenaga bebas hidrolisis ikatan ATP tenaga tinggi adalah 50 kJ / mol. Untuk sintesis ATP dalam pengoksidaan glukosa digunakan 38 · 50 = 1900 kJ, iaitu 65% daripada jumlah tenaga pecahan glukosa. Ini adalah kecekapan tenaga maksimal glukosa.

Nilai glikolisis anaerobik.

Glikolisis anaerobik, walaupun kesan tenaga kecil, adalah sumber tenaga utama untuk otot rangka pada awal kerja sengit, i.e. dalam keadaan di mana bekalan oksigen adalah terhad.

Di samping itu, sel-sel darah merah yang matang dapat mengekstrak tenaga melalui pengoksidaan anaerobik glukosa, kerana mereka tidak mempunyai mitokondria.

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa daripada bahan bukan karbohidrat.

Substrat utama glukoneogenesis:

Lactate adalah produk glycolysis anaerobik dalam erythrocytes dan otot bekerja, ia sentiasa digunakan dalam glukoneogenesis.

Gliserin dilepaskan semasa hidrolisis lemak atau semasa senaman.

Asid amino - terbentuk semasa pecahan protein otot dan dimasukkan ke dalam glukoneogenesis dengan berpuasa berpanjangan atau kerja otot yang berpanjangan.

Substrat Kitaran Krebs

Asid lemak tidak dapat berfungsi sebagai sumber glukosa.

Skim kemasukan substrat dalam glukoneogenesis.

Glukoneogenesis memberikan keperluan tubuh untuk glukosa dalam kes di mana penurunan glukosa tidak diberi pampasan oleh glikogen hati. Misalnya: dengan puasa yang agak panjang atau sekatan karbohidrat yang ketat dalam diet.

Mengekalkan tahap glukosa darah semasa puasa berpanjangan dan penuaan fizikal yang sengit. Di bawah keadaan anaerobik, otot hanya menggunakan glukosa untuk keperluan tenaga;

Pembekalan glukosa yang berterusan sebagai sumber tenaga sangat diperlukan untuk tisu saraf (otak) dan sel darah merah.

Glukosa juga diperlukan untuk tisu adiposa untuk mensintesis gliserol, bahagian penting lipid.

Proses glukoneogenesis terutamanya berlaku di hati dan kurang sengit dalam bahan kortikal buah pinggang, serta mukosa usus.

Reaksi glikolisis berlaku di sitosol, dan sebahagian daripada reaksi glukoneogenesis berlaku di mitokondria.

Kemasukan pelbagai substrat dalam glikogenesis bergantung kepada keadaan fisiologi badan.

Jumlah persamaan glukoneogenesis:

Pembentukan glukosa yang paling penting, terutamanya dari piruvat, kerana ia mudah diubah menjadi asid amino glikogenik utama - alanin, serta asid laktik, yang, bertindak dalam kuantiti yang banyak ke dalam darah dari otot selepas bersenam, di hati di bawah pengaruh LDH yang teroksidasi piruvat. Dalam proses katabolisme substrat kitaran Krebs, oksaloasetat terbentuk, yang juga termasuk dalam tindak balas glukoneogenesis.

Tahap utama glukoneogenesis bertepatan dengan reaksi glikolisis dan dikatalisis oleh enzim yang sama, hanya mereka meneruskan arah yang bertentangan.

Walau bagaimanapun, terdapat ciri yang sangat penting kerana fakta bahawa 3 tindak balas dalam glikolisis yang dikatalisis oleh kinase: hexokinase, phosphofruktokinase dan piruvat kinase, tidak dapat dipulihkan. Halangan-halangan ini dilangkau dalam glukoneogenesis melalui reaksi khas.

Pertimbangkan tindak balas glukoneogenesis yang berbeza daripada tindak balas glikolisis dan berlaku dalam glukoneogenesis menggunakan enzim lain.

  1. Pembentukan phosphoenolpyruvate dari piruvat (melangkaui tindak balas pyruvate kinase).

Reaksi ini dipangkin oleh dua enzim: pyruvate carboxylase dan phosphoenolpyruvate carboxykinase.

Reaksi pertama berlaku di mitokondria. Enzyme - pyruvate carboxylase adalah bergantung kepada biotin (tindak balas karboksilasi dalam sel berlaku dengan penyertaan vitamin H):

Pyruvate + CO2 + ATP + H2Mengenai pyruvate carboxylase oxaloacetate (SCHUK) + ADP + H3Ro4

Reaksi itu meneruskan penggunaan ATP.

Kemudian enzim kedua glukoneogenesis, fosfoenolpyruvate carboxykinase, memasuki reaksi, tindak balas yang berterusan dalam sitosol:

SchUK + GTP phosphoenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpyruvate + DENGAN2 + HDF

Dalam tindak balas ini, pembentukan ikatan maktoergik fosfoenolpyruvate adalah disebabkan oleh tenaga GTP, manakala decarboxylation oksaloacetate berlaku.

Ini diikuti dengan tindak balas glikolisis dalam arah yang bertentangan ke tahap pembentukan fruktosa-1,6-diphosphat.

  1. Hidrolisis fruktosa-1,6-diphosphat (memintas tindak fosfofruktokinase).

Fruktosa-1,6-diphosphat + H2Mengenai Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-fosfat + N3Ro4

  1. Hidrolisis fruktosa-6-fosfat (melangkau tindak balas heksokinase)

Enzim - fosfatase glukosa-6-fosfat - phosphohexoisomerase.

Glukosa-6-fosfat + N2Mengenai Glukosa-6-phosphatase Glukosa + N3Ro4

Glukosa bebas, yang terbentuk semasa reaksi ini, berasal dari hati ke dalam aliran darah dan digunakan oleh tisu.

Keseimbangan tenaga glukoneogenesis dari piruvat: 6 mol ATP dikonsumsi untuk sintesis 1 mol glukosa dan 2 mol piruvat.

Penting glukoneogenesis dari gliserin dan asid amino.

Semasa puasa, apabila asid lemak banyak digunakan sebagai sumber tenaga, gliserin dihasilkan dalam kuantiti yang besar, yang diaktifkan oleh ATP di bawah pengaruh gliserokinase, ditukarkan kepada α-glycerophosphate, kemudian dioksidakan oleh gliserofosat dehidrogenase ke substrat fosfodioksiaceton - glikolisis.

Selanjutnya, phosphodioxyacetone digunakan dalam sintesis glukosa, iaitu. dalam glukoneogenesis.

Glukoneogenesis dari laktat.

Laktat yang terbentuk semasa glikolisis aerobik ditukarkan menjadi pyruvate di hati, dan laktat yang terbentuk dalam otot yang kuat bekerja memasuki darah, dan kemudian ke dalam hati dan ditukar menjadi pyruvate oleh LDH, yang termasuk dalam glukoneogenesis, dan glukosa yang dihasilkan memasuki darah dan diserap oleh rangka otot - urutan ini dipanggil kitaran Corey atau kitaran glukosa-laktat.

Bagi setiap molekul laktat semasa glukoneogenesis, tiga molekul ATP digunakan (lebih tepatnya, dua ATP dan satu GTP); Sejak pembentukan glukosa memerlukan 2 molekul laktat, jumlah proses glukoneogenesis dari laktat digambarkan seperti berikut:

2 laktat + 6 ATP + 6 N2Mengenai → glukosa + 6 ADP + 6 N3Ro4.

Glukosa yang dihasilkan boleh memasuki semula otot-otot dan ada pula asid laktik.

Glukosa + 2 ADP + 2 N3Ro4 → 2 laktat + 2 ATP + 2 N2O.

Akibatnya, akibat daripada tindakan kitaran Corey (kitaran glukosa - laktat), otot bekerja menghasilkan 2 ATP dengan memakan 6 ATP dalam hati.

SYNTHESIS GLUCOSE DALAM LIVER (GLUCONEOGENESIS)

Glukoneogenesis adalah proses mensintesis glukosa daripada bahan bukan karbohidrat. Dalam mamalia, fungsi ini dilakukan terutamanya oleh hati, pada tahap yang lebih rendah - buah pinggang dan sel mukosa usus. Substrat utama glukoneogenesis adalah piruvat, laktat, gliserin, asid amino (Rajah 10).

Glukoneogenesis memberikan keperluan tubuh untuk glukosa dalam kes-kes tersebut apabila diet mengandungi jumlah karbohidrat yang tidak mencukupi (senaman, puasa). Pengambilan glukosa tetap amat diperlukan untuk sistem saraf dan sel darah merah. Apabila kepekatan glukosa di dalam darah menurun di bawah tahap kritikal tertentu, fungsi otak terjejas; dalam hipoglisemia teruk, koma berlaku dan kematian boleh berlaku.

Pembekalan glikogen dalam tubuh adalah mencukupi untuk memenuhi keperluan untuk glukosa di antara waktu makan. Apabila karbohidrat atau kelaparan penuh, serta dalam keadaan kerja fizikal yang berpanjangan, kepekatan glukosa dalam darah dikekalkan oleh glukoneogenesis. Bahan yang boleh berubah menjadi pyruvate atau metabolit glukoneogenesis lain boleh terlibat dalam proses ini. Angka ini menunjukkan titik penyertaan substrat utama dalam glukoneogenesis:

Glukosa diperlukan untuk tisu adiposa sebagai sumber gliserol, yang merupakan sebahagian daripada gliserin; ia memainkan peranan penting dalam mengekalkan kepekatan metabolit kitaran asid sitrik yang berkesan dalam banyak tisu. Walaupun dalam keadaan di mana kebanyakan keperluan kalori badan dipenuhi oleh lemak, selalu terdapat keperluan tertentu untuk glukosa. Di samping itu, glukosa adalah satu-satunya bahan bakar untuk kerja otot rangka di bawah keadaan anaerob. Ia adalah pendahuluan gula susu (laktosa) dalam kelenjar susu dan secara aktif dimakan oleh janin semasa tempoh perkembangan. Mekanisme glukoneogenesis digunakan untuk menghilangkan produk metabolisme tisu dari darah, seperti laktat yang terbentuk dalam otot dan sel darah merah, gliserol, yang terus terbentuk dalam tisu adipos

Kemasukan pelbagai substrat dalam glukoneogenesis bergantung kepada keadaan fisiologi badan. Lactate adalah produk glikolisis anaerobik dalam sel darah merah dan otot bekerja. Glycerin dilepaskan semasa hidrolisis lemak dalam tisu adipose dalam tempoh selepas penjerapan atau semasa senaman. Asid amino terbentuk akibat pecahan protein otot.

Tujuh reaksi glikolisis mudah terbalik dan digunakan dalam glukoneogenesis. Tetapi tindak balas tiga kinase adalah tidak dapat dipulihkan dan mesti dihantui (Rajah 12). Oleh itu, fruktosa-1,6-diphosphat dan glukosa-6-fosfat dilepaskan oleh fosfatase tertentu, dan piruvat adalah fosforilasi untuk membentuk phosphoenolpyruvate melalui dua peringkat perantaraan melalui oksaloasetat. Pembentukan oksaloasetat dipangkin oleh pyruvate carboxylase. Enzim ini mengandungi biotin sebagai koenzim. Oxaloacetate terbentuk dalam mitokondria, diangkut ke sitosol dan dimasukkan ke dalam glukoneogenesis. Perhatian harus diberikan kepada fakta bahawa setiap tindak balas glikolisis yang tidak dapat dipulihkan, bersamaan dengan tindak balas glukoneogenesis yang tidak dapat dipulihkan, membentuk kitaran yang dipanggil substrat:

Terdapat tiga kitaran sedemikian - mengikut tiga reaksi yang tidak dapat dipulihkan. Siklus ini berfungsi sebagai titik pemakaian mekanisme pengawalseliaan, akibatnya aliran metabolit berubah baik sepanjang jalan penguraian glukosa atau di sepanjang jalan sintesisnya.

Arah tindak balas kitaran substrat pertama dikawal terutamanya oleh kepekatan glukosa. Semasa penghadaman, kepekatan glukosa dalam darah bertambah. Aktiviti glukokinase di bawah syarat-syarat ini adalah maksimal. Hasilnya, tindak balas glikolitik glukosa ® glukosa-6-fosfat dipercepatkan. Di samping itu, insulin menginduksi sintesis glukokinase dan dengan itu mempercepatkan fosforilasi glukosa. Sejak glucokinase hati tidak dihalang oleh glukosa-6-fosfat (tidak seperti hexokinase otot), bahagian utama glukosa-6-fosfat diarahkan di sepanjang laluan glikolitik.

Penukaran glukosa-6-fosfat kepada glukosa dipangkin oleh fosfatase tertentu - glukosa-6-phosphatase. Ia hadir di hati dan buah pinggang, tetapi tidak terdapat dalam otot dan tisu adipose. Kehadiran enzim ini membolehkan tisu untuk membekalkan glukosa kepada darah.

Penguraian glikogen dengan pembentukan glukosa-1-fosfat adalah fosforilasi. Sintesis glikogen berlangsung melalui laluan yang sama sekali berbeza, melalui pembentukan glukosa uridin difosfat, dan dipangkin oleh sintesis glikogen.

Kitaran substrat kedua: penukaran fruktosa-1,6-bisphosphate kepada fruktosa-6-fosfat, dipangkin oleh enzim tertentu fruktosa-1,6-bisphosphatase. Enzim ini terdapat di hati dan buah pinggang, ia juga ditemui dalam otot striated.

Arah tindak balas kitaran substrat kedua bergantung kepada aktiviti fosfofruktokinase dan fruktosa-1,6-bisphosphate phosphatase. Aktiviti enzim ini bergantung kepada kepekatan fruktosa-2,6-bisfosfat.

Fruktosa-2,6-bisfosfat dibentuk oleh fosforilasi fruktosa-6-fosfat dengan penyertaan enzim bifunctional (BIF), yang juga memangkinkan reaksi terbalik.

Kegiatan kinase berlaku apabila enzim bifunctional berada dalam bentuk dephosphorylated (BIF-OH). BIF bentuk dephosphorylated adalah ciri tempoh penyerapan apabila indeks insulin-glukagon tinggi.

Dengan ciri indeks insulin-glukagon yang rendah dalam tempoh puasa yang berpanjangan, fosforilasi BIF dan manifestasi aktiviti fosfatase berlaku, mengakibatkan pengurangan jumlah fruktosa-2,6-bisfosfat, perlambatan glikolisis dan bertukar kepada glukonogenesis.

Reaksi kinase dan fosfatase dipangkin oleh tapak aktif BIF yang berlainan, tetapi di setiap satu daripada kedua-dua keadaan enzim - fosforilasi dan dephosphorylated - salah satu daripada tapak aktif yang dihalang.

Tarikh ditambah: 2015-09-18; Views: 1298; PEKERJAAN PERISIAN ORDER

Glukoneogenesis di hati

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa daripada produk bukan karbohidrat. Produk atau metabolit seperti itu terutamanya asid laktik dan piruvat, asid amino glikogen yang dipanggil dan beberapa sebatian lain. Dalam erti kata lain, prekursor glukosa dalam glukoneogenesis boleh pyruvate atau mana-mana sebatian yang ditukarkan kepada pyruvate semasa katabolisme atau salah satu daripada produk perantaraan kitaran asid tricarboxylic. Dalam vertebrata, glukoneogenesis paling sengit di dalam sel-sel hati dan buah pinggang (korteks).

Kebanyakan peringkat glukoneogenesis adalah pembalikan tindak balas glikolisis. Hanya tiga tindak balas glikolisis (hexokinase, phosphofructokinase, dan piruvat kinase) yang tidak dapat dipulihkan, oleh itu, enzim-enzim lain digunakan dalam proses glukoneogenesis dalam tiga peringkat. Pertimbangkan laluan sintesis glukosa dari piruvat.

Pembentukan phosphoenolpyruvate dari piruvat. Sintesis phosphoenolpyruvate dijalankan dalam beberapa peringkat. Pada mulanya piruvat di bawah pengaruh pyruvate carboxylase dan dengan penyertaan CO2 dan ATP adalah karboksilat (yang dikenali sebagai bentuk aktif CO2, dalam pembentukannya, sebagai tambahan kepada ATP, biotin mengambil bahagian.) dengan pembentukan oksaloasetat:

Kemudian, sebagai akibat daripada decarboxylation dan phosphorylation di bawah pengaruh enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (nama enzim diberikan oleh reaksi sebaliknya), oxaloacetate ditukar menjadi phosphoenolpyruvate. Penderma residu fosfat dalam reaksi adalah guanosine triphosphate (GTP):

Kemudian didapati bahawa kedua-dua sitoplasma dan enzim mitokondria terlibat dalam pembentukan fosfoenolpyruvate.

Peringkat pertama diselaraskan dalam mitokondria (Rajah 88). Pyruvate carboxylase, yang mengkatalisis tindak balas ini, adalah enzim mitokondria allosteric. Acetyl-CoA diperlukan sebagai pengaktifan allosteric enzim ini. Membran mitokondria tidak dapat ditembusi oleh oxaloacetate yang dihasilkan. Yang kedua juga dipulihkan di malokondria di malate:

Reaksi ini diteruskan dengan penyertaan dehidrogenase malat mitokondria NAD. Dalam mitokondria, nisbah NADH2/ NAD adalah agak besar, dan oleh itu intramitochondrial oxaloacetate mudah dipulihkan kepada malate, yang dengan mudah meninggalkan mitokondria, melalui membran mitokondria. Dalam sitoplasma, nisbah NADH2/ OVER sangat kecil dan malat sekali lagi teroksidasi menjadi oxaloacetate dengan penyertaan dehidrogenase malat sitoplasma NAD:

Penukaran oksaloacetate lagi kepada phosphoenolpyruvate berlaku di sitoplasma sel. Dalam rajah. 89 menggambarkan proses di atas untuk pembentukan fosfoenolpyruvate dari piruvat.

Penukaran fruktosa-1,6-diphosphat kepada fruktosa-6-fosfat. Fosfoenolpyruvate yang terbentuk dari piruvat diubah menjadi fruktosa-1,6-diphosphat sebagai akibat daripada tindak balas tindak balas glikolisis yang boleh terbalik. Ini diikuti dengan tindak balas phosphofructokinase, yang tidak dapat dipulihkan. Glukoneogenesis melangkaui tindak balas ini. Penukaran fruktosa-1,6-diphosphat kepada fruktosa-6-fosfat dipangkin oleh fosfatase tertentu:

Perlu diingatkan bahawa fruktosa-bis-phosphatase dihalang oleh AMP dan diaktifkan oleh ATP, iaitu, nukleotida ini mempunyai kesan pada fruktosa-bis-phosphatase, bertentangan dengan kesannya pada phosphofructokinase (lihat halaman 329). Apabila kepekatan AMP rendah dan kepekatan ATP adalah tinggi, glukoneogenesis dirangsang. Sebaliknya, apabila nisbah ATP / AMP rendah, pembahagian glukosa berlaku di dalam sel.

Pembentukan glukosa daripada glukosa-6-fosfat. Dalam tahap balik biosintesis glukosa yang seterusnya, fruktosa-6-fosfat ditukar kepada glukosa-6-fosfat. Yang terakhir ini boleh di depossafatil (iaitu reaksi di sekitar reaksi hexokinase) di bawah pengaruh enzim glukosa-6-phosphatase:

Dalam rajah. 89 menunjukkan tindak balas "memintas" dalam biosintesis glukosa daripada piruvat dan laktat. Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa terdapat hubungan rapat antara glikolisis, yang secara intensif berlaku dalam tisu otot semasa aktiviti aktifnya, dan glukoneogenesis, terutama ciri tisu hati. Dengan aktiviti otot maksimum akibat peningkatan glikolisis, lebihan asid laktik meresap ke dalam darah. Sebahagian besar laktat berlebihan di hati ditukar kepada glukosa (glukoneogenesis). Glukosa yang terbentuk dalam hati kemudiannya boleh digunakan sebagai substrat tenaga yang diperlukan untuk aktiviti tisu otot. Hubungan antara proses glikolisis dalam tisu otot dan glukoneogenesis dalam hati ditunjukkan dalam rajah.

Metabolisme aerobik piruvat

Sel-sel yang tidak dibekalkan dengan oksigen, boleh sebahagiannya atau sepenuhnya wujud kerana tenaga glikolisis. Walau bagaimanapun, kebanyakan tisu menerima tenaga terutamanya disebabkan oleh proses aerobik (contohnya, pengoksidaan piruvat). Semasa glikolisis, asid piruvat dipulihkan dan ditukar menjadi asid laktik - produk akhir metabolisme anaerobik; dalam hal transformasi aerobik, asid piruvat mengalami decarboxylation oksidatif untuk membentuk asetil-CoA, yang kemudiannya dapat teroksidasi ke air dan CO2.

Pengoksidaan piruvat kepada asetil-CoA (decarboxylation oksidatif asid piruvat)

Pengoksidaan piruvat kepada asetil CoA, yang dikilangkan oleh sistem piruvat dehidrogenase, meneruskan beberapa peringkat (Rajah 90). Tiga enzim (pyruvate dehydrogenase, lipoatacetyltransferase, lipoamide dehydrogenase) dan lima coenzim (NAD, FAD, thiine diphosphate, amide asid lipoic dan coenzyme A) mengambil bahagian di dalamnya. Secara keseluruhannya, tindak balas boleh ditulis seperti berikut:

Pyruvate + NAD + HS-KoA -> Acetyl-CoA + NADH2 + DENGAN2

Reaksi ini disertai dengan penurunan yang ketara dalam tenaga bebas standard dan boleh dikatakan tidak dapat dipulihkan lagi.

Tahap pertama dari decarboxylation oksidatif piruvat dikatalisis oleh enzim pyruvate dehydrogenase (E1); Coenzyme dalam tindak balas ini adalah TDF. Berpecah2, dan derivatif hidroksietil TDF terbentuk daripada piruvat:

Dalam proses kedua, kumpulan hidroksietil kompleks E1 - TDF-SNON-CH3 dipindahkan ke amida asid lipoik, yang seterusnya dikaitkan dengan enzim lipoatacetyltransferase (E2). Asetil dikaitkan dengan bentuk amida lipoic yang dikurangkan, dan TDF-E dibebaskan.1.

Acetyl-lipoate (dikaitkan dengan kompleks enzim) kemudian berinteraksi dengan coenzyme A (peringkat ketiga). Reaksi ini dikatalisis oleh enzyme lipoate acetyltransferase (E2). Acetyl CoA dibentuk, yang dipisahkan daripada kompleks enzim:

Di peringkat keempat, pengoksidaan asid lipoik berkurang kepada bentuk disulfida berlaku. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim lipoamide dehydrogenase (E3), yang mengandungi Coenzyme FAD, mampu mengurangkan:

Akhirnya, pada peringkat kelima, E3-FADN2 dioksidakan oleh NAD. Hasil daripada tindak balas ini, bentuk teroksida E dihasilkan semula.3-FAD dan NADH terbentuk2:

Acetyl-CoA yang terbentuk dalam proses decarboxylation oksidatif mengalami pengoksidaan lanjut dengan pembentukan CO pada akhir2 dan H2A. Dengan kata lain, pengoksidaan lengkap asetil CoA berlaku dalam kitaran asid tricarboxylic atau kitaran Krebs. Proses ini, serta decarboxylation oksidatif piruvat, berlaku di mitokondria sel.

Kitaran glikoksilat

Dalam tumbuhan dan mikroorganisma yang lebih tinggi dalam proses glukoneogenesis, kitaran glyoxylate memainkan peranan penting. Disebabkan kitaran ini, tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisma yang lebih tinggi dapat menukar metabolit bicarbon, dan seterusnya asetil-CoA menjadi karbohidrat. Dalam sel-sel haiwan, tidak ada dua enzim utama kitaran glyoxylate: isocitrate lyase dan malate synthase, dan oleh itu kitaran ini tidak dapat dilakukan di dalamnya.

Skim umum kitaran glyoxylate boleh diwakili seperti berikut:

GLUCONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari bahan-bahan bukan karbohidrat, yang berlaku terutamanya dalam hati, dan, kurang intensif, dalam bahan kortikal ginjal dan mukosa usus.

Fungsi glukoneogenesis adalah untuk mengekalkan tahap glukosa darah semasa puasa berpanjangan dan penuaan fizikal yang sengit. Pengambilan glukosa tetap sebagai sumber tenaga amat diperlukan untuk tisu saraf dan sel darah merah.

Substrat glukoneogenesis - PVC, asid laktik, gliserin, asid amino. Kemasukan mereka dalam glukoneogenesis bergantung kepada keadaan fisiologi organisma.

Kebanyakan tindak balas glukoneogenesis adalah glikolisis terbalik. Mereka dipangkin oleh enzim yang sama seperti tindak balas glikolisis yang sepadan.

Tiga tindak balas glikolisis (hexokinase (1), phosphofructokinase (3), piruvat (10)) tidak dapat dipulihkan, dan semasa glukoneogenesis enzim lain berfungsi pada peringkat ini.

Sintesis glukosa dari PVC.

Peringkat pertama ialah pembentukan phosphoenolpyruvate dari PVC.

a) karboksilasi PVA di bawah pengaruh pyruvate carboxylase dengan pembentukan oksaloasetat dalam mitokondria:

Pyruvate carboxylase adalah enzim mitokondria yang pengaktifan allosteric ialah asetil-KoA. Untuk oksaloasetat, membran mitokondria tidak dapat ditembusi, oleh itu, oksaloasetat dalam mitokondria berubah menjadi malat dengan penyertaan dehidrogenase malat mitokondria NAD:

Malat keluar dari mitokondria melalui membran mitokondria ke dalam sitosol, di mana di bawah tindakan dehidrogenase malar NAD sitoplasma terhalang kepada oksaloasetat:

b) decarboxylation dan phosphorylation of oxaloacetate berlaku di sitosol sel dengan pembentukan phosphoenolpyruvate; enzim - phosphoenolpyruvate carboxykinase:

Tahap 2 - penukaran fruktosa-1,6-bisphosphate kepada fruktosa-6-fosfat.

Sebagai tindak balas tindak balas glikolisis boleh balik, phosphoenolpyruvate ditukar menjadi fruktosa-1,6-fosfat. Ini diikuti dengan tindak balas glikolisis phospholystokinase yang tidak dapat dipulihkan. Glukoneogenesis melangkaui tindak balas ini:

Tahap ketiga adalah pembentukan glukosa dari fruktosa-6-fosfat.

Fruktosa-6-fosfat ditukar kepada glukosa-6-fosfat, yang dilepaskan dengan dephosphorylated (reaksi di sekitar hexokinase) di bawah pengaruh glukosa-6-fosfatase:

194.48.155.245 © studopedia.ru bukan pengarang bahan yang diposkan. Tetapi menyediakan kemungkinan penggunaan percuma. Adakah terdapat pelanggaran hak cipta? Tulis kepada kami | Maklumbalas.

Lumpuhkan adBlock!
dan muat semula halaman (F5)
sangat diperlukan