imagine: „zahăr” de Andrei Niemimäki. Licență: CC BY-SA 2.0

funcția gluconeogenezei

gluconeogeneza furnizează organismului glucoză atunci când aceasta nu poate fi obținută din alimente, cum ar fi în timpul unei perioade de repaus. Unele organe și celule, de exemplu, nu pot obține energie din grăsime., În special, celulele roșii din sânge, medulla renală și sistemul nervos depind de glucoză ca sursă unică de energie.

localizarea și substraturile gluconeogenezei

enzimele necesare pentru gluconeogeneză sunt localizate în ficatul uman, rinichii și mucoasa intestinală. Aici se efectuează producția de glucoză din lactat (derivat din mușchi și eritrocite), aminoacizi glicogeni (în principal din mușchi) și glicerol (în special din grăsime). Lactatul și aminoacizii glicogeni sunt transformați în piruvat și introduși în calea gluconeogenezei.,

Imaginea: ‘Gluconeogeneză sumar de Boumphreyfr. Licență: CC BY-SA 3.0

deoarece gluconeogeneza are ca scop inversarea glicolizei, etapele reversibile ale căii de glicoliză se desfășoară pur și simplu în cealaltă direcție. Cu toate acestea, există 3 pași ireversibili care nu pot rula în cealaltă direcție din motive legate de energie. Acești pași trebuie eludați folosind 3 reacții cheie care le fac mai eficiente din punct de vedere energetic.,deoarece gluconeogeneza are ca scop inversarea glicolizei, etapele reversibile ale căii de glicoliză se desfășoară pur și simplu în cealaltă direcție. Cu toate acestea, există trei pași ireversibili care nu pot rula în cealaltă direcție din motive energetice. Acești pași trebuie eludați folosind trei reacții cheie care le fac mai eficiente din punct de vedere energetic.

Pasul 1: Conversia piruvatului la phosphoenolpyruvate

Imagine: Structura de Phosphoenolpyruvate în Fischer de proiecție de NEUROtiker., Licență: domeniul public

piruvatul este carboxilat de piruvat carboxilază la oxaloacetat folosind 1 CO2 și 1 ATP. Oxaloacetat este decarboxilat și fosforilată de phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) să phosphoenolpyruvate folosind 1 GTP și prin eliberarea de CO2. Aici, decarboxilarea conduce reacția; fosforilarea generează o legătură de mare energie în fosfoenolpiruvat. Această energie provine din GTP-ul utilizat.,

Pasul 2 – 6: Conversie de phosphoenolpyruvate la fructoză-1,6-biphosphate

Imagine: Structura de beta-D-fructoză-1,6-bifosfat de NEUROtiker. Licență: domeniul public

pașii 2-6 sunt rezumate deoarece corespund exact procesului de glicoliză-doar în direcția opusă. Prin produsele intermediare se formează 2-fosfoglicerat, 3-fosfoglicerat, 1,3-bisfosfat și gliceraldehidă-3-fosfat, fructoză-1,6-bifosfat. În acest proces, se consumă 1 ATP și 1 NADH + H+., Etapele individuale de reacție pot fi găsite aici. Glicoliza și gluconeogeneza implică aceleași enzime, numai Direcția reacției este diferită.

Pasul 7: Dephosphorylation de fructoză-1,6-bifosfat la fructoză-6-fosfat

Imaginea: „Structura vof beta-D-fructoză-6-fosfat” de NEUROtiker. Licență: domeniul public

a doua enzimă cheie trebuie să defosforileze fructoza-1,6-bifosfat., În gluconeogeneză, enzima fructoză-1,6-bifosfatază catalizează defosforilarea substratului la fructoză-6-fosfat, consumând astfel 1 H2O (în glicoliză, fosfofructokinaza 1 catalizează fosforilarea).

Pasul 8: conversia fructozei-6-fosfat în glucoză-6-fosfat

această etapă are loc fără nici o utilizare a Energiei ca în glicoliză.

Pasul 9: defosforilarea glucozei-6-fosfatului la glucoză

în reacția cheie a 3-a și finală, glucoza-6-fosfatul este defosforilat la glucoză, consumând 1 H2O., Această reacție este catalizată de glucoză-6-fosfatază și are loc în reticulul endoplasmatic.

Notă: enzime cheie în gluconeogeneza sunt:

1. Piruvat carboxilaza și phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)
2. Fructoză-1,6-bisphosphatase
3. Glucoza-6-fosfataza

Aceste enzime se găsesc aproape exclusiv în rinichi, ficat, și mucoasa intestinală, care este motivul pentru gluconeogeneza are loc numai în aceste locații.,

Imaginea: ‘Gluconeogeneză’ de Phil Schatz. Licență: CC BY 4.0

compartimentele celulare ale gluconeogenezei-navete mitocondriale

altele decât în glicoliză, una dintre enzimele gluconeogenezei, carboxilaza piruvat dependentă de biotină și ATP, este localizată în interiorul mitocondriilor.substratul său-piruvat-este transportat în matricea mitocondrială printr-un purtător și este transformat în oxaloacetat., Acum, sunt 2 posibile căi pentru oxaloacetat:

1. Oxaloacetat este transformată de un mitocondriale PEPCK și frunze mitocondrie ca phosphoenolpyruvate printr-o electroneutral de transport.
2. transfer malat-aspartat: oxaloacetatul este redus la malat de către malat dehidrogenaza mitocondrială, rezultând 1 NADH. Malatul intră apoi în citosol folosind o proteină schimbătoare și este oxidat de malat dehidrogenaza citosolică la oxaloacetat. Aceasta oxidează NADH la NAD+., Prin urmare, este, de asemenea, transportat din mitocondrion și este acum disponibil pentru gluconeogeneză (consumat în pasul 5).

calea a 2-A reprezintă probabil calea principală, deoarece numai PEPCK citosolic poate fi reglat.

echilibrul energetic al gluconeogenezei

cu piruvat ca substrat de pornire, sinteza a 1 moleculă de glucoză consumă 4 ATP, 2 GTP și 2 NADPH + H+. Având în vedere întregul proces, o inversare directă a căii glicolitice ar fi mai eficientă., Cu toate acestea, după cum sa menționat mai sus, 3 pași în glicoliză trebuie să fie ocoliți, deoarece, în ceea ce privește termodinamica, cantitatea necesară de energie ar fi prea mare.prin eludarea lor, sinteza glucozei devine posibilă, dar este întotdeauna endergonică. Dacă nu ar fi cazul, organismul ar putea construi și consuma glucoză într-un ciclu nesfârșit pentru a produce energie. Cu toate acestea, gluconeogeneza va fi utilizată numai de organism atunci când o cantitate insuficientă de glucoză o face absolut necesară.

Imaginea: „Glucoza Curba de Răspuns” de openi., Licență: CC BY 2.0

Reacții de Gluconeogeneză

Reacție #1

• Pasul 1 din ocolind piruvat kinaza
• are Loc în mitocondrie.

Reacție #2

• are Loc în citoplasmă.
• Doua trifosfat necesar

Reacție #9

• nu Este inversarea phosphofructokinase reacție.,
• Energie realizat prin nu de regenerare a ATP

Reacție #11

• nu Este inversarea hexochinază reacție.
• energie realizată prin regenerarea ATP.
• apare în reticulul endoplasmatic.

Regulamentul de Gluconeogeneză

Din glicoliză și gluconeogeneză rula exact în direcții opuse, este important ca acestea să nu ruleze simultan., Etapele de control al vitezei (eficiente în câteva minute) includ:

conversia piruvatului în fosfoenolpiruvat

piruvat carboxilaza catalizează acest 1st pas important al gluconeogenezei. Este activat de acetil-CoA, astfel încât mai mult oxaloacetat este produs și disponibil pentru etapele ulterioare de reacție.conversia fructozei-1,6-bisfosfatului în fructoză-6-fosfat

fructoza-1,6-bifosfataza este responsabilă pentru această etapă. Este controlat alosteric de fructoză – 2,6-bisfosfat, la fel ca „adversarul” său-fosfofructokinaza., Enzima de reglementare este fosfofructokinaza 2 (a nu se confunda cu fosfofructokinaza 1 a glicolizei).când este activ, sintetizează fructoza-2,6-bisfosfat, care are un efect inhibitor asupra gluconeogenezei și un efect de promovare asupra glicolizei. Acest tip de reglementare contrară se mai numește reglementare reciprocă. Stimulatorul fosfofructokinazei 2 este un nivel scăzut al cAMP în celulă, care, de exemplu, este furnizat de insulină. Citratul și ATP au un efect pozitiv asupra noii sinteze a glucozei.pe termen lung, expresia enzimelor cheie poate fi reglată., cAMP and glucocorticoids stimulate this expression whereas insulin represses the expression.