l’Image: « le Sucre” par Andrei Niemimäki. Licence: CC BY-SA 2.0

fonction de la gluconéogenèse

la gluconéogenèse fournit au corps du glucose lorsque celui-ci ne peut pas être obtenu à partir d’aliments, comme pendant une période de jeûne. Certains organes et cellules, par exemple, ne peuvent pas gagner de l’énergie à partir de la graisse., En particulier, les globules rouges, la médullaire rénale et le système nerveux dépendent du glucose comme seule source d’énergie.

emplacement et substrats de la gluconéogenèse

Les enzymes nécessaires à la gluconéogenèse sont situées dans le foie humain, les reins et la muqueuse intestinale. Ici, la production de glucose à partir de lactate (dérivé des muscles et des érythrocytes), d’acides aminés glycogènes (principalement des muscles) et de glycérol (en particulier des graisses) est réalisée. Le Lactate et les acides aminés glycogéniques sont convertis en pyruvate et introduits dans la voie de la gluconéogenèse.,

Image: ‘la Néoglucogenèse résumé  » par Boumphreyfr. Licence: CC BY-SA 3.0

comme la gluconéogenèse vise à inverser la glycolyse, les étapes réversibles de la voie de la glycolyse vont simplement dans l’autre sens. Cependant, il y a 3 étapes irréversibles qui ne peuvent pas s’exécuter dans l’autre sens pour des raisons liées à l’énergie. Ces étapes doivent être contournées en utilisant 3 réactions clés qui les rendent plus économes en énergie.,

les étapes de la gluconéogenèse

comme la gluconéogenèse vise à inverser la glycolyse, les étapes réversibles de la voie de la glycolyse vont simplement dans l’autre sens. Cependant, il y a trois étapes irréversibles qui ne peuvent pas courir dans l’autre sens pour des raisons énergétiques. Ces étapes doivent être contournées en utilisant trois réactions clés qui les rendent plus économes en énergie.

Étape 1: Conversion du pyruvate en phosphoénolpyruvate

Image: ‘Structure du phosphoénolpyruvate dans la projection de Fischer’ par NEUROtiker., Licence: Domaine Public

le Pyruvate est carboxylé par la pyruvate carboxylase en oxaloacétate en utilisant 1 CO2 et 1 ATP. L’oxaloacétate est décarboxylé et phosphorylé par la phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) en phosphoénolpyruvate en utilisant 1 GTP et en libérant du CO2. Ici, la décarboxylation entraîne la réaction; la phosphorylation génère une liaison à haute énergie dans le phosphoénolpyruvate. Cette énergie provient du GTP utilisé.,

Étape 2 – 6: Conversion du phosphoénolpyruvate en fructose-1,6-biphosphate

Image: ‘ Structure du bêta-D-fructose-1,6-bisphosphate’ par NEUROtiker. Licence: Domaine Public

Les étapes 2 à 6 sont résumées car elles correspondent précisément au processus de glycolyse—juste dans la direction opposée. Par l’intermédiaire des produits intermédiaires 2-phosphoglycérate, 3-phosphoglycérate, 1,3-bisphosphate et glycéraldéhyde-3-phosphate, le fructose-1,6-biphosphate est formé. Dans ce processus, 1 ATP et 1 NADH + H+ sont consommés., Les différentes étapes de réaction peuvent être trouvées ici. La glycolyse et la gluconéogenèse impliquent toutes deux les mêmes enzymes, seule la direction de la réaction est différente.

Étape 7: déphosphorylation du fructose-1,6-bisphosphate en fructose-6-phosphate

Image: « structure vof beta-D-fructose-6-phosphate” par NEUROtiker. Licence: Domaine Public

La 2ème enzyme clé doit déphosphoryler le fructose-1,6-biphosphate., Dans la gluconéogenèse, l’enzyme fructose-1,6-bisphosphatase catalyse la déphosphorylation du substrat en fructose-6-phosphate, consommant ainsi 1 H2O (dans la glycolyse, c’est la phosphofructokinase 1 qui catalyse la phosphorylation).

Étape 8: Conversion du fructose-6-phosphate en glucose-6-phosphate

Cette étape se produit sans aucune utilisation d’énergie comme dans la glycolyse.

Étape 9: déphosphorylation du glucose-6-phosphate en glucose

dans la 3ème et dernière réaction clé, le glucose-6-phosphate est déphosphorylé en glucose, consommant 1 H2O., Cette réaction est catalysée par la glucose-6-phosphatase et a lieu dans le réticulum endoplasmique.

Remarque: les enzymes clés de la gluconéogenèse sont:

1. Pyruvate carboxylase et phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK)
2. Fructose-1,6-bisphosphatase
3. glucose-6-phosphatase

ces enzymes se trouvent presque exclusivement dans les reins, le foie et la muqueuse intestinale, C’est pourquoi la gluconéogenèse n’a lieu que dans ces endroits.,

Image: ‘la Néoglucogenèse  » par Phil Schatz. Licence: CC BY 4.0

compartiments cellulaires de la gluconéogenèse – navettes mitochondriales

autre que dans la glycolyse, l’une des enzymes de la gluconéogenèse, la pyruvate carboxylase dépendante de la biotine et de l’ATP, est située à l’intérieur des mitochondries.

son substrat—le pyruvate—est transporté dans la matrice mitochondriale à travers un support et est converti en oxaloacétate., Maintenant, il y a 2 chemins possibles pour l’oxaloacétate:

1. L’oxaloacétate est converti par un PEPCK mitochondrial et quitte la mitochondrie sous forme de phosphoénolpyruvate par un transport électroneutral.
2. navette Malate-aspartate: l’oxaloacétate est réduit en malate par la malate déshydrogénase mitochondriale, ce qui donne 1 NADH. Le malate pénètre ensuite dans le cytosol à l’aide d’une protéine échangeur et est oxydé par la malate déshydrogénase cytosolique en oxaloacétate. Cela oxyde le NADH en NAD+., Par conséquent, il est également transporté hors des mitochondries et est maintenant disponible pour la gluconéogenèse (consommé à l’étape 5).

le 2ème chemin représente probablement le chemin principal puisque seul le PEPCK cytosolique peut être régulé.

bilan énergétique de la gluconéogenèse

avec le pyruvate comme substrat de départ, la synthèse de 1 molécule de glucose consomme 4 ATP, 2 GTP et 2 NADPH + H+. Compte tenu de l’ensemble du processus, une inversion directe de la voie glycolytique serait plus efficace., Cependant, comme mentionné ci-dessus, 3 étapes de la glycolyse doivent être contournées car, en ce qui concerne la thermodynamique, la quantité d’énergie requise serait trop grande.

avec leur contournement, la synthèse du glucose devient possible mais est toujours endergonique. Si ce n’était pas le cas, le corps pourrait construire et consommer du glucose dans un cycle sans fin afin de produire de l’énergie. Cependant, la gluconéogenèse ne sera utilisée par le corps que lorsqu’un apport insuffisant en glucose le rend absolument nécessaire.

l’Image: « le Glucose de La Courbe de Réponse” par openi., Licence: CC BY 2.0

les Réactions de la Néoglucogenèse

Réaction n ° 1

• Étape 1 de contournement de la pyruvate kinase
• Se produit dans la mitochondrie.

Réaction n ° 2

• Se produit dans le cytoplasme.
• Deuxième triphosphate nécessaire

Réaction n ° 9

• n’Est pas le renversement de la phosphofructokinase réaction.,
• Énergie réalisés par pas de régénération de l’ATP

Réaction n ° 11

• n’Est pas le renversement de l’hexokinase de réaction.
• énergie réalisée en ne régénérant pas L’ATP.
• Se produit dans le réticulum endoplasmique.

régulation de la gluconéogenèse

étant donné que la glycolyse et la gluconéogenèse fonctionnent dans des directions exactement opposées, il est important qu’elles ne fonctionnent pas simultanément., Les étapes de contrôle du taux (efficaces en quelques minutes) comprennent:

la Conversion du pyruvate en phosphoénolpyruvate

la Pyruvate carboxylase catalyse cette 1ère étape importante de la gluconéogenèse. Il est activé par l’acétyl-CoA de sorte que plus d’oxaloacétate est produit et disponible pour d’autres étapes de réaction.

la Conversion du fructose-1,6-bisphosphate en fructose-6-phosphate

La Fructose-1,6-bisphosphatase est responsable de cette étape. Il est contrôlé allostériquement par le fructose-2,6-bisphosphate, tout comme son « adversaire » – la phosphofructokinase., L’enzyme régulatrice est la phosphofructokinase 2 (à ne pas confondre avec la phosphofructokinase 1 de la glycolyse).

lorsqu’il est actif, il synthétise le fructose-2,6-bisphosphate, qui a un effet inhibiteur sur la gluconéogenèse et un effet favorisant sur la glycolyse. Ce type de régulation contraire est également appelé régulation réciproque. Stimulateur de la phosphofructokinase 2 est un faible ampc dans la cellule, qui, par exemple, est fourni par l’insuline. Le Citrate et L’ATP ont un effet positif sur la nouvelle synthèse du glucose.

à long terme, l’expression des enzymes clés peut être régulée., cAMP and glucocorticoids stimulate this expression whereas insulin represses the expression.