Gluconeogenese Stufen (Reaktionen) und Regulierung

Die Gluconeogenese Es ist ein Stoffwechselprozess, der bei fast allen Lebewesen vorkommt, einschließlich Pflanzen, Tieren und verschiedenen Arten von Mikroorganismen. Es besteht aus der Synthese oder Bildung von Glucose aus kohlenstoffhaltigen Verbindungen, die keine Kohlenhydrate sind, wie Aminosäuren, Glykogenen, Glycerin und Lactat.

Es ist einer der Wege des Kohlenhydratstoffwechsels des anabolen Typs. Es synthetisiert oder bildet Glukosemoleküle, die hauptsächlich in der Leber und in geringerem Ausmaß in der Rinde der Nieren von Menschen und Tieren vorhanden sind.

Dieser anabole Prozess erfolgt nach der umgekehrten Richtung des katabolen Glukose-Stoffwechselweges mit verschiedenen spezifischen Enzymen an den irreversiblen Glykolysepunkten.

Die Gluconeogenese ist wichtig, um den Blutzuckerspiegel in Blut und Gewebe bei Hypoglykämie zu erhöhen. Es dämpft auch die Verringerung der Konzentration von Kohlenhydraten in längeren Fasten oder in anderen Situationen Aversas.

Index

• 1 Eigenschaften
  • 1.1 Es ist ein anaboler Prozess
  • 1.2 Stellen Sie Glukose zur Verfügung
• 2 Stadien (Reaktionen) der Gluconeogenese
  • 2.1 Syntheseweg
  • 2.2 Wirkung des Enzyms Phosphoenolpyruvatcarboxykinase
  • 2.3 Wirkung des Enzyms Fructose-1,6-bisphosphatase
  • 2.4 Wirkung des Glucose-6-Phosphatase-Enzyms
• 3 Gluconeogene Vorstufen
  • 3.1 Lactat
  • 3.2 Pyruvat
  • 3.3 Glycerol und andere
• 4 Regulierung der Gluconeogenese
• 5 Referenzen

Eigenschaften

Es ist ein anaboler Prozess

Gluconeogenese ist einer der anabolen Prozesse des Kohlenhydratstoffwechsels. Durch seinen Mechanismus wird Glucose aus Vorläufern oder Substraten synthetisiert, die von kleinen Molekülen gebildet werden.

Es kann Glucose aus einfachen Biomolekülen proteinöse als glucogenen Aminosäuren und Glycerin, die zweiten Kommen der Lipolyse von Triglyzeriden in Fettgewebe erzeugen.

Lactat fungiert auch als ein Substrat und in einem geringeren Ausmaß als ungeradkettige Fettsäuren.

Bereitstellen von Glukose-Lieferungen

Die Gluconeogenese ist für Lebewesen und insbesondere für den menschlichen Körper von großer Bedeutung. Dies liegt daran, dass es dazu dient, in speziellen Fällen den hohen Glukosebedarf bereitzustellen, den das Gehirn benötigt (etwa 120 Gramm pro Tag).

Welche Teile des Körpers verlangen Glukose? Das Nervensystem, das Nierenmark, unter anderen Geweben und Zellen, wie z. B. roten Blutkörperchen, die Glukose als einzige oder Hauptquelle von Energie und Kohlenstoff verwenden.

Glukose-Reserven wie Glykogen in der Leber und Muskeln sind für einen Tag kaum genug. Dies ohne Rücksicht auf Diäten oder intensive Übungen. Aus diesem Grund wird der Körper durch Glukoneogenese mit Glukose versorgt, die aus anderen Nichtkohlenhydratvorläufern oder -substraten gebildet wird.

In ähnlicher Weise greift diese Route in die Homöostase von Glukose ein. Die auf diesem Weg gebildete Glukose ist nicht nur eine Energiequelle, sondern auch das Substrat anderer anaboler Reaktionen.

Ein Beispiel dafür ist die Biosynthese von Biomolekülen. Unter ihnen sind Glucokonjugate, Glycolipide, Glycoproteine ​​und Aminoazucares und andere Heteropolysaccharide.

Stadien (Reaktionen) der Gluconeogenese

Synthetische Route

Gluconeogenese erfolgt im Zytosol oder Zytoplasma der Zellen, insbesondere der Leber und in geringerem Maße in das Zytoplasma von Zellen des renalen Cortex.

Sein Syntheseweg macht einen großen Teil der Reaktionen der Glykolyse aus (Glucose Catabolic Pathway), aber in der entgegengesetzten Richtung.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die drei Reaktionen sind thermodynamisch Glykolyse irreversibel gluconeogenesis verschiedene spezifische Enzyme in der Glykolyse beteiligt katalysiert werden, die Rückreaktion ermöglicht gegeben.

Sie sind spezifisch jene glykolytischen Reaktionen, die durch die Enzyme Hexokinase oder Glucokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase katalysiert werden.

Die Umwandlung von Pyruvat in Phosphoenolpyruvat erfordert eine Reihe von Reaktionen, um die entscheidenden Schritte der durch spezifische Enzyme katalysierten Gluconeogenese zu untersuchen.

Die erste tritt in der mitochondrialen Matrix bei der Umwandlung von Pyruvat in Oxalacetat auf, katalysiert durch Pyruvatcarboxylase.

Damit das Oxalacetat teilnimmt, muss es wiederum durch mitochondriale Malatdehydrogenase in Malat umgewandelt werden. Dieses Enzym wird durch die Mitochondrien in das Cytosol transportiert wird, wo es wieder umgewandelt wird, indem die Malat-Dehydrogenase gefunden im Zytoplasma der Zelle Oxalacetat.

Wirkung des Enzyms Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase

Durch die Wirkung des Enzyms Phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK) wird das Oxalacetat in Phosphoenolpyruvat umgewandelt. Die jeweiligen Reaktionen sind im Folgenden zusammengefasst:

Pyruvat + CO₂ + H₂O + ATP => Oxalacetat + ADP + P_ich + 2H⁺

Oxalacetat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + BIP

All diese Ereignisse ermöglichen die Umwandlung von Pyruvat in Phosphoenolpyruvat ohne die Intervention von Pyruvatkinase, die für den glykolytischen Weg spezifisch ist.

Phosphoenolpyruvat wird jedoch durch die Wirkung glycolytischer Enzyme, die diese Reaktionen reversibel katalysieren, in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt.

Wirkung des Enzyms Fructose-1,6-bisphosphatase

Die nächste Reaktion, die die Wirkung von Phosphofruktokinase im Glykolyseweg ersetzt, ist jene, die Fruktose-1,6-Bisphosphat in Fruktose-6-Phosphat umwandelt. Das Enzym Fructose-1,6-bisphosphatase katalysiert diese Reaktion im glukoneogenen Stoffwechselweg, der hydrolytisch ist und nachfolgend zusammengefasst ist:

Fructose-1,6-bisphosphat + H₂O => Fructose-6-phosphat + P_ich

Dies ist einer der Regulationspunkte der Gluconeogenese, da dieses Enzym Mg benötigt²⁺ für deine Aktivität. Das Fructose-6-phosphat leidet unter einer durch das Enzym Phosphoglucoisomerase katalysierten Isomerisierungsreaktion, die es in Glucose-6-phosphat umwandelt.

Wirkung des Glucose-6-Phosphatase-Enzyms

Schließlich ist die dritte dieser Reaktionen die Umwandlung von Glucose-6-Phosphat in Glucose.

Dies geschieht durch die Wirkung von Glucose-6-Phosphatase, die eine Hydrolysereaktion katalysiert und die irreversible Wirkung von Hexokinase oder Glucokinase im Glycolyseweg ersetzt.

Glucose-6-phosphat + H₂O => Glucose + P_ich

Dieses Enzym Glucose-6-Phosphatase ist an das endoplasmatische Retikulum von Leberzellen gebunden. Sie brauchen auch den Mg-Cofaktor²⁺ seine katalytische Funktion ausüben.

Seine Lage garantiert die Funktion der Leber als Glukosesynthesizer, um die Bedürfnisse anderer Organe zu erfüllen.

Gluconeogene Vorläufer

Wenn im Körper nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, wie es bei längerer Bewegung in den Muskeln und Erythrozyten vorkommen kann, findet die Fermentation der Glukose statt; das heißt, Glucose wird unter anaeroben Bedingungen nicht vollständig oxidiert, und daher wird Lactat erzeugt.

Das gleiche Produkt kann ins Blut und von dort in die Leber gelangen. Dort wird es als ein glukoneogenes Substrat wirken, da das Laktat beim Eintritt in den Cori-Zyklus zu Pyruvat wird. Diese Umwandlung ist auf die Wirkung des Enzyms Lactatdehydrogenase zurückzuführen.

Lactat

Laktat ist ein wichtiges glukoneogenes Substrat des menschlichen Körpers und sobald die Glykogenreserven erschöpft sind, hilft die Umwandlung von Laktat in Glukose, den Glykogenspeicher in den Muskeln und der Leber aufzufüllen.

Pyruvat

Auf der anderen Seite findet durch Umsetzungen, die den sogenannten Glucose-Alanin-Zyklus bilden, eine Transaminierung von Pyruvat statt.

Dies wird in extra hepatischen Geweben gefunden, was die Umwandlung von Pyruvat in Alanin, welches ein weiteres der wichtigen gluconeogenen Substrate ist, bewirkt.

Unter extremen Bedingungen von längerem Fasten oder anderen metabolischen Veränderungen wird der Katabolismus von Proteinen eine Quelle für glykogene Aminosäuren als letzte Option sein. Diese werden Zwischenprodukte des Krebs-Zyklus bilden und Oxalacetat erzeugen.

Glycerin und andere

Glycerol ist das einzige gluconeogene Substrat von Bedeutung, das aus dem Fettstoffwechsel stammt.

Es wird bei der Hydrolyse von Triacylglyceriden, die im Fettgewebe gespeichert sind, freigesetzt. Diese werden durch aufeinanderfolgende Reaktionen der Phosphorylierung und Dehydrierung zu Dihydroxyacetonphosphat umgewandelt, die dem Gluconeogenic-Weg folgen, um Glucose zu bilden.

Auf der anderen Seite sind wenige ungeradkettige Fettsäuren gluconeogen.

Regulierung der Gluconeogenese

Eine der ersten Kontrollen der Glukoneogenese erfolgt durch eine Aufnahme von Lebensmitteln mit einem niedrigen Gehalt an Kohlenhydraten, die zu normalen Glukosespiegeln im Blut führen.

Umgekehrt, wenn die Kohlenhydrataufnahme niedrig ist, wird der Weg der Gluconeogenese wichtig sein, um den Glukosebedarf des Körpers zu decken.

Es gibt andere Faktoren, die in die reziproke Regulation zwischen Glykolyse und Gluconeogenese eingreifen: ATP-Spiegel. Wenn sie hoch sind, wird die Glykolyse gehemmt, während die Glukoneogenese aktiviert wird.

Das Gegenteil tritt mit AMP-Spiegeln auf: Wenn sie hoch sind, wird Glykolyse aktiviert, aber die Glukoneogenese wird gehemmt.

In den durch spezifische Enzyme in der Gluconeogenese katalysierten Reaktionen gibt es bestimmte Kontrollpunkte. Welche? Die Konzentration von enzymatischen Substraten und Cofaktoren wie Mg²⁺und die Existenz von Aktivatoren wie Phosphofruktokinase.

Phosphofruktokinase wird durch AMP und den Einfluss der Pankreashormone Insulin, Glucagon und sogar einiger Glucocorticoide aktiviert.

Referenzen

1. Mathews, Holde und Ahern. (2002). Biochemie (3. Ausgabe). Madrid: Pearson
2. Wikibooks. (2018).Grundlagen der Biochemie / Gluconeogenese und Glykogenese. Genommen von: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Dezember 2017). Gluconeogenese Verordnung, Messungen und Störungen. Genommen von: researchgate.net
4. Gluconeogenese [PDF] Genommen von: imed.stanford.edu
5. Vorlesung 3-Glykolyse und Gluconeogenese. [PDF] Genommen von: chem.uwec.edu
6. Gluconeogenese [PDF] Genommen von: chemie.creighton.edu