Alaninden glukoneogenez. Amino asitlerden glikoz sentezi. Glukoneogenezin enerji maliyeti

Glukoneogenez ihtiyacı

• kırmızı kan hücreleri için glikoz tek enerji kaynağıdır;
• sinir dokusu günde yaklaşık 120 g glikoz tüketir ve bu değer pratik olarak işin yoğunluğundan bağımsızdır. Sadece aşırı durumlarda (uzun süreli açlık) karbonhidrat dışı kaynaklardan enerji alabilir;
• glikoz, trikarboksilik asit döngüsünün (öncelikle oksaloasetat) gerekli metabolit konsantrasyonlarının korunmasında önemli bir rol oynar.

Bu nedenle, belirli durumlarda - yiyeceklerde düşük karbonhidrat içeriği, oruç tutma, uzun süreli fiziksel çalışma, yani kan şekeri tüketildiğinde ve hipoglisemi meydana geldiğinde, vücudun glikozu sentezleyebilmesi ve kandaki konsantrasyonunu normalleştirebilmesi gerekir. Bu, glukoneogenez reaksiyonları ile elde edilir.

Vücutta glukoneogenez ihtiyacı iki döngü ile gösterilir - glikoz-laktat ve glikoz-alanin.

Glikoz-laktat (sarı ile vurgulanmıştır) ve glikoz-alanin döngüleri

Glikoz-laktat döngüsü (Corey döngüsü)

Glikoz-laktat döngüsü, glukoneogenez reaksiyonlarını ve anaerobik glikoliz reaksiyonlarını birleştiren döngüsel bir işlemdir. Glukoneogenez karaciğerde meydana gelir; glikoz sentezinin substratı esas olarak eritrositler veya kas dokusundan gelen laktattır.

Eritrositlerde laktik asit sürekli olarak oluşur, çünkü anaerobik glikoliz enerji üretmenin tek yoludur.

İskelet kaslarında yüksek miktarda laktik asit (laktat) birikmesi, çok yoğun, maksimum altı güç çalışması sırasında glikolizin bir sonucudur, hücre içi pH ise 6,3-6,5'e düşer. Ancak düşük ve orta şiddetteki çalışmalarda bile iskelet kasında her zaman bir miktar laktat oluşur. Laktik asidi uzaklaştırmanın tek yolu onu piruvik asite dönüştürmektir. Bununla birlikte, kas hücresinin kendisi, ne çalışma sırasında ne de dinlenme sırasında, laktat dehidrojenaz-5 izoenziminin özellikleri nedeniyle laktatı piruvata dönüştüremez. Ancak hücre zarı laktata oldukça geçirgendir ve konsantrasyon gradyanı boyunca dışarı doğru hareket eder. Bu nedenle egzersiz sırasında ve sonrasında (iyileşme sırasında) laktat kastan kolaylıkla uzaklaştırılır. Bu oldukça hızlı gerçekleşir, sadece 0,5-1,5 saat içinde kasta laktat kalmaz. Laktik asidin küçük bir kısmı idrarla atılır.

Kan laktatının çoğu hepatositler tarafından yakalanır, pirüvik asite oksitlenir ve glukoneojenez yoluna girer. Karaciğerde oluşan glikoz, hepatosit tarafından kullanılır veya kaslara geri döndürülerek dinlenme sırasında glikojen depolarının yenilenmesi sağlanır. Ayrıca diğer organlara da dağılabilir.

Glikoz-alanin döngüsü

Glikoz-alanin döngüsünün amacı aynı zamanda piruvatın uzaklaştırılmasıdır, ancak buna ek olarak başka bir önemli görev de çözülür - fazla nitrojenin kastan uzaklaştırılması.

Kas çalışması sırasında ve dinlenme sırasında miyositteki proteinler parçalanır ve oluşan amino asitler α-ketoglutarat ile transaminasyona uğrar. Ortaya çıkan glutamat piruvat ile etkileşime girer. Ortaya çıkan alanin, nitrojen ve piruvatın kastan karaciğere taşınma şeklidir. Hepatositte ters bir transaminasyon reaksiyonu meydana gelir, amino grubu üre sentezine aktarılır, piruvat glikozu sentezlemek için kullanılır.

Glukoneogenez enerji açısından pahalıdır

Ketojenik lösin ve lisin dışındaki tüm amino asitler glikoz sentezine katılabilir. Bazılarının karbon atomları - glukojenik - glikoz molekülüne tamamen dahil edilir, bazıları - kısmen karıştırılır. Glikoneojenez, glikoz elde etmenin yanı sıra, eritrositlerde veya kas çalışması sırasında sürekli olarak oluşan "cürufların" - laktat ve yağ dokusunda lipolizin bir ürünü olan gliserolün uzaklaştırılmasını da sağlar.

geçici çözümler

Bilindiği gibi glikolizde geri dönüşü olmayan üç reaksiyon vardır: piruvat kinaz (onuncu), fosfofruktokinaz (üçüncü) ve heksokinaz (birinci). Bu reaksiyonlar ATP sentezi için enerji açığa çıkarır. Bu nedenle ters süreçte hücrenin ek reaksiyonların yardımıyla atladığı enerji bariyerleri ortaya çıkar.

Glukoneogenez, glikolizin tüm geri dönüşümlü reaksiyonlarını ve özel bypassları içerir, yani glikoz oksidasyonunun reaksiyonlarını tamamen tekrarlamaz. Reaksiyonları, yalnızca karaciğer ve böbreklerde meydana gelen son glikoz-6-fosfataz reaksiyonu dışında tüm dokularda gerçekleşebilir. Bu nedenle, kesin olarak konuşursak, glukoneogenez yalnızca bu iki organda meydana gelir.

Glikolizin onuncu reaksiyonunu atlayın

Glukoneojenezin bu aşamasında iki anahtar enzim çalışır: mitokondride piruvat karboksilaz ve sitozolde fosfoenolpiruvat karboksilaz.

Kimyasal açıdan onuncu reaksiyonun çözümü oldukça basit görünüyor:

Glikolizin onuncu reaksiyonunun bypassının basitleştirilmiş bir versiyonu

Ancak gerçek şu ki piruvat karboksilaz mitokondride bulunur ve fosfoenolpiruvat karboksilaz sitozolde bulunur. Mitokondri zarının oksaloasetata karşı geçirimsizliği de sorunu tamamlıyor. Öte yandan, TCA'nın oksaloasetatın öncüsü olan malat, membrandan geçebilir.

Bu nedenle gerçekte her şey daha karmaşık görünüyor:

Glikolizin onuncu reaksiyonunu atlayın

1. Sitozolde piruvik asit, laktik asidin oksidasyonu sırasında ve alaninin transaminasyon reaksiyonunda ortaya çıkabilir. Bundan sonra, proton gradyanı boyunca hareket eden H + iyonları ile ithal piruvat mitokondriye nüfuz eder. Mitokondride piruvat karboksilaz, pirüvik asidi oksaloasetata dönüştürür. Bu reaksiyon, TCA'nın anaplerotik (yenileyici) reaksiyonu olarak hücrede sürekli devam eder.
2. Ayrıca oksaloasetat fosfoenolpiruvata dönüşebilir, ancak bunun için önce sitozole girmesi gerekir. Bu nedenle oksaloasetatın malata indirgenme reaksiyonu, malat dehidrojenazın katılımıyla meydana gelir. Sonuç olarak malat birikir, sitozole girer ve burada tekrar oksaloasetata dönüşür. Mitokondrideki fazla NADH, TCA'nın malat dehidrojenaz reaksiyonunun tersine çevrilmesine izin verir. NADH, hepatositte glikoz eksikliği koşulları altında aktive olan yağ asitlerinin β-oksidasyonundan gelir.
3. Sitoplazmada fosfoenolpiruvat karboksikinaz, oksaloasetatı fosfoenolpiruvat'a dönüştürür, reaksiyon GTP'nin enerjisini gerektirir. Aynı karbon eklendikçe molekülden ayrılır.

Bir piruvat ve laktat

Piruvat karaciğerde laktat ve alaninden oluşur. Laktat dehidrojenaz, NADH'yi oluşturmak üzere laktatı piruvat'a oksitler. Alanin aminotransferaz, amino grubunu alaninden α-ketoglutarata aktararak glutamat ve piruvat oluşturur.

B Glukojenik amino asitler

Piruvat veya CTC metabolitlerine katabolize edilen amino asitler, glukoneogenez için potansiyel substratlardır (piruvat ve CTC metabolitleri oksaloasetat oluşturabilir ve glukoneogenezde yer alabilir). Bu tür amino asitlere glikojenik denir. Amino gruplarını kaslardan karaciğere taşıyan alanin ve glutamin amino asitleri vücudumuzda özellikle önemli glukojenik amino asitlerdir.

Gliserol'e

Gliserol vücudumuza besinlerle girer ve karaciğerde ve yağ dokusunda sentezlenir. Açlık sırasında adipositlerdeki triaçilgliseroller (TAG'ler) gliserol ve yağ asitlerine parçalanır. Gliserol kan dolaşımına girer ve karaciğere taşınır. Ayrıca iki enzimatik reaksiyon sırasında dönüştürülür. dihidroksiaseton fosfat glikoliz ve glukoneogenezin bir metabolitidir.

G Yağ asitleri

Tek sayıda atom içeren yağ asitleri propiyonil-CoA oluşturmak üzere oksitlenir. Başka bir enzimatik reaksiyonda süksinil-CoA oluşturan metilmalonil-CoA'ya dönüştürülür. Süksinil-CoA, TCA'nın bir metabolitidir, bu nedenle potansiyel olarak glukoneogenezde yer alabilir. Bu, karbon izotopları C-14 ile yapılan çalışmalarla doğrulanmıştır.

2.3 Glukoneogenez reaksiyonları

A Reaksiyon denklemleri

8. Dihidroksiaseton fosfat + Gliseraldehit-3-fosfat Fruktoz-1,6-bisfosfat

9. Fruktoz 1,6-bisfosfat+ H2 O Fruktoz-6-fosfat + Fn

10. Fruktoz 6-fosfat Glikoz-6-fosfat

11. Glikoz-6-fosfat + H2O Glikoz + Fn

32 Bölüm 2 Glukoneogenez

B Enerji Bariyerleri ve Glukoneogenezin Benzersiz Reaksiyonları

İÇİNDE glikoliz geri döndürülemez 1., 3. ve 10. reaksiyonlar. Bu reaksiyonlar yalnızca bir yönde gider ve denir. enerji bariyerleri. Glukoneogenezde 4 reaksiyonla bypass edilirler. Geriye kalan reaksiyonlar glikoliz ve glukoneogenez için ortaktır çünkü ürün veya substratın fazlalığına bağlı olarak hem ileri hem de geri yönde ilerleyebilirler.

Tepki 1

Glukoneogenezin ilk reaksiyonunda piruvat karboksilaz 1 molekül ATP harcanarak piruvatın karboksilasyonunu oksaloasetat oluşumuyla katalize eder. Reaksiyon mitokondride iki aşamada ilerler:

1. ADP oluşumu ile ATP molekülündeki makroerjik bağın kopması. Yüksek enerjili bir karboksifosfat molekülü oluşur ve bu molekül daha sonra biyotine bağlanır ve "aktive edilir".

2. Aktif karboksil grubu, oksaloasetat oluşturmak üzere karboksibiyotinden piruvat molekülüne aktarılır.

Tepki 2

Glukoneogenez reaksiyonları 33

Hormonal düzenleme:

Bazı hormonların PEPkarboksikinaz geninin ekspresyonu üzerinde uyarıcı etkisi vardır.

Glukoneojenezin ikinci reaksiyonu, yüksek enerjili bir molekülün oluşumuna yol açar - fosfoenolpiruvat. Bu reaksiyon sırasında oksaloasetat, 1 molekül GTP pahasına dekarboksile edilir.

Pirinç. 7. Oksaloasetat ve fosfoenolpiruvatın mitokondriden sitozole taşınması.

Bu reaksiyon bir enzim tarafından katalize edilir. PEP-karboksikinaz. İnsanlarda hem mitokondride hem de sitozolde bulunur. Bununla birlikte, bazı dokularda yalnızca sitozolde mevcut olduğundan oksaloasetat'ın mitokondriden buraya taşınması gerekir. İç mitokondriyal membran, malat ve aspartat için protein taşıyıcılara sahiptir, ancak oksaloasetat için yoktur, bu nedenle, membranda taşıma proteinlerinin bulunduğu bu bileşiklerden birine dönüştürülmesi gerekir.

Bunu yapmanın iki yolu vardır (bkz. Şekil 7): 1) oksaloasetat malata indirgenir; 2) oksaloasetat, transaminasyon reaksiyonunda bir amino grubunu kabul eder ve aspartat oluşturur. İlk yol NADH'ın katılımını gerektirir. İkincisinin karaciğerinde çok az bulunur: Mitokondriden sitozole aktarılan aspartat, üre döngüsünde oksaloasetata deaminasyona uğrar.

Reaksiyonlar 3-8

Bu reaksiyonlar glikoliz enzimleri tarafından katalize edilir, ancak ileri (glikoliz için) değil, ters yönde ilerler.

Tepki 9

Glukoneojenezin 9. reaksiyonunda fruktoz-1,6-bisfosfat hidrolize edilir. fruktoz-6-fosfat Bir enzim yardımıyla fruktoz-1,6-bifosfataz. Bu enzimin çeşitli allosterik düzenleyicileri bilinmektedir (yukarıda listelenmiştir).

Tepki 10

Fruktoz-6-fosfat, glikoz-6-fosfata izomerleşir. Bu reaksiyon glikolitik enzim fosfoğlukoizomeraz tarafından katalize edilir.

Tepki 11

Glukoneojenezin son reaksiyonu, endoplazmik retikulumdaki glikozun fosforilasyonudur. glukoz-6-fosfat- zoi. Bu reaksiyon glikoz üretir. Fosforik asit kalıntısı ve glukoz, sırasıyla T3 ve T2 proteinleri tarafından sitozole geri taşınır. Ayrıca serbest glikoz, GLUT2 proteinleri tarafından hücre dışına taşınır.

Bu reaksiyonun enzimi yalnızca karaciğerde, böbreklerde ve ince bağırsakta bulunur, dolayısıyla bu organlar glikozu kana aktarabilir. Geri kalan hücreler (hepsi değil) glikozu yalnızca kendi ihtiyaçları için sentezler.

Laktik asitten glikoz sentezi

Fiziksel aktivite sırasında kaslarÖzellikle yükün yoğun olması durumunda maksimum güçte büyük miktarda laktik asit üretilir.Ayrıca sürekli olarak laktik asit oluşur. eritrositler Organizmanın durumu ne olursa olsun. Kan akışıyla birlikte hepatosit içerisine girer ve burada piruvata dönüşür. Diğer reaksiyonlar klasik şemaya göre ilerler.

Laktik asitten glukoneojenezin genel reaksiyonu şöyledir:

Laktat + 4ATP + 2GTP + 2H 2 O → Glikoz + 4ADP + 2GDP + 6P n

Amino asitlerden glikoz sentezi

Bir dizi amino asit glikojeniktir, yani karbon iskeletleri az çok glikoza dahil edilebilir. Amino asitlerin çoğu hariç Karbon atomları hiçbir zaman karbonhidrat sentezine katılmayan lösin ve lizin.

Amino asitlerden glikoz sentezinin bir örneği olarak, glutamat, aspartat, serin ve alaninin bu sürece katılımını düşünün.

Aspartik asit(transaminasyon reaksiyonundan sonra) ve glutamik asit(deaminasyondan sonra) sırasıyla TCA metabolitlerine oksaloasetat ve a-ketoglutarata dönüştürülür.

Alanin transaminasyon, oksaloasetata karboksilasyon yapabilen pirüvik asit oluşturur. Glukoneojenez sürecindeki ilk element olan oksaloasetat daha sonra glikoz sentezine dahil edilir.

Sakin serin dehidratazın etkisi altında üç aşamalı bir reaksiyonda amino grubunu kaybeder ve glukoneojeneze giren piruvata dönüşür.

Amino asitlerin glikoz sentezine dahil edilmesi

Gliserolden glikoz sentezi

Adrenalinin etkisi altında fiziksel efor sırasında veya glukagon ve kortizolün etkisi altında oruç sırasında adipositler aktif olarak triaçilgliserollerin parçalanması(lipoliz). Bu sürecin ürünlerinden biri de alkoldür. gliserol karaciğere girer. Burada fosforile edilir, dihidroksiaseton fosfata oksitlenir ve glukoneogenez reaksiyonlarına katılır.

Şimdi, glukoneojenez adı verilen bir süreç olan, karbonhidrat olmayan öncüllerden glikoz sentezine dönüyoruz. Bu metabolik yol çok önemlidir çünkü bazı dokular ve özellikle beyin, birincil yakıt olarak glikoza oldukça bağımlıdır.

Pirinç. 15.4. Glutatyon redüktazın alan yapısının şematik gösterimi. Bu dimerik enzimin her alt birimi bir NADP+ alanı, bir FAD alanı ve bir sınır alanından oluşur. Glutatyon, bir alt birimin FAD alanına ve diğer alt birimin sınır alanına bağlanır.

Bir yetişkinin beyninin günlük glikoz ihtiyacı yaklaşık 120 g'dır, yani beyin, vücudun toplam glikoz ihtiyacının çoğunu (160 g) karşılar. Vücut sıvılarında yaklaşık 20 g glikoz bulunur ve rezerv formu olan glikojenden yaklaşık 190 g glikoz kolaylıkla elde edilebilir, dolayısıyla "doğrudan" glikoz rezervleri bir günlük ihtiyacı karşılamaya yeterlidir. Daha uzun bir oruçla vücudun yaşayabilirliğini sağlamak için glikozun karbonhidrat olmayan kaynaklardan oluşması gerekir. Glukoneogenez yoğun fiziksel aktivite dönemlerinde de önemli bir rol oynar.

Glikozun karbonhidrat olmayan ana öncüleri laktat, amino asitler ve gliseroldür. Laktat, egzersiz yapan iskelet kası sırasında, glikoliz hızı trikarboksilik asit döngüsü ve solunum zincirinin hızını aştığında üretilir (Bölüm 12.10). Amino asitler diyet proteinlerinden kaynaklanır ve açlık sırasında iskelet kası proteinlerinin parçalanması sonucu oluşur.

Pirinç. 15.5. Tlukoneogenez yolu. Bu yolun ayırt edici reaksiyonları kırmızı oklarla gösterilmiştir. Geriye kalan reaksiyonlar glikoliz reaksiyonları ile ortaktır. Glukoneojenez enzimleri, piruvat karboksilaz (mitokondride) ve glukoz-6-fosfataz (endoplazmik retikulum ile ilişkili) hariç, sitozolde lokalizedir. Laktat, gliserol ve amino asitlerin glukoneogenezde yer aldığı aşamalar ("giriş noktaları") belirtilmiştir.

(Bölüm 23.8). Triasilgliserollerin hidrolizi sonucunda (bölüm 17.4), yağ hücrelerinde gliserol ve yağ asitleri oluşur. Gliserol glikozun öncüsü olarak görev yaparken, yağ asitleri hayvanlarda daha sonra tartışılacak nedenlerden dolayı glikoza dönüştürülemez (Bölüm 17.14). Glukoneogenez piruvat'ı glikoza dönüştürür. Metabolitlerin bu yola dahil edilmesi esas olarak piruvat, oksaloasetat ve dihidroksiaseton fosfat seviyesinde meydana gelir (Şekil 15.5). Glukoneogenezin ana bölgesi karaciğerdir. Bu işlem aynı zamanda böbrek korteksinde de gerçekleşir, ancak böbreklerde oluşan toplam glikoz miktarı karaciğerinkinin yalnızca 1/10'u kadardır ve bu da böbrek dokusunun daha küçük kütlesiyle açıklanmaktadır. Beyinde, iskelet ve kalp kaslarında çok az miktarda glukoneogenez meydana gelir. Büyük olasılıkla, karaciğer ve böbreklerdeki glukoneojenez, kan şekeri seviyesinin, beyin ve kasların metabolik ihtiyaçlarını karşılamak için kandan yeterli miktarda glikoz çıkarabileceği şekilde olmasını sağlar.

Glikozun aerobik parçalanması

Glikozun aerobik parçalanmasının enerji değeri.

Aerobik glikolizde 1 mol glukoz başına 10 mol ATFR oluşur. Yani, 7, 10, 4 mol ATP reaksiyonlarında substrat fosforilasyonu ile oluşturulur ve reaksiyon 6'da oksidatif fosforilasyon ile (2 mol gliseraldehit fosfat başına) 6 mol ATP sentezlenir.

Aerobik glikoliz dengesi.

Aerobik glikolizin toplam etkisi 8 mol ATP'dir, çünkü 1. ve 3. reaksiyonlarda 2 mol ATP kullanılır. Genel katabolizma yollarında iki mol piruvatın daha fazla oksidasyonuna 30 mol ATP sentezi eşlik eder (her piruvat molekülü için 15 mol. Bu nedenle, glikozun aerobik parçalanmasının nihai ürünlere toplam enerji etkisi 38 mol ATP'dir. ATP.

Anaerobik glikolizin önemi

Anaerobik ve aerobik glikoliz enerji açısından eşit değildir. Glikozdan iki mol laktat oluşumuna yalnızca iki mol ATP sentezi eşlik eder, çünkü gliseraldehit fosfatın oksidasyonundan elde edilen NADH, solunum zinciri tarafından kullanılmaz, ancak piruvat tarafından kabul edilir.

Glikozun anaerobik parçalanması.

Anaerobik glikoliz, küçük bir enerji etkisine rağmen, yoğun çalışmanın ilk döneminde, yani oksijen tedarikinin sınırlı olduğu koşullar altında iskelet kasları için ana enerji kaynağıdır. Ayrıca olgun eritrositler mitokondriye sahip olmadıkları için enerjilerini glikozun anaerobik oksidasyonundan elde ederler.

Alkolik fermantasyon- Kimyasal reaksiyon fermantasyon maya tarafından gerçekleştirilir, bunun sonucunda bir molekül glikoz 2 molekül etanol ve 2 molekül karbondioksite dönüştürülür.

Piruvatın etanol ve karbondioksite bölündüğü alkolik fermantasyon (maya ve bazı bakteri türleri tarafından gerçekleştirilir). Bir molekül glikozdan, iki molekül alkol (etanol) ve iki molekül karbondioksit elde edilir. Bu tür fermantasyon, ekmek üretiminde, bira yapımında, şarap yapımında ve damıtmada çok önemlidir. Ekşi hamur yüksek konsantrasyonda pektin içeriyorsa az miktarda metanol de üretilebilir. Genellikle ürünlerden yalnızca biri kullanılır; ekmek üretiminde alkol pişirme sırasında buharlaşır ve alkol üretiminde karbondioksit genellikle atmosfere salınır, ancak son zamanlarda bunun geri dönüştürülmesi için çaba sarf edilmektedir.

40. Glukoneogenez- karaciğerde ve kısmen böbrek korteksinde (yaklaşık% 10) diğer organik bileşik moleküllerinden glikoz moleküllerinin oluşma süreci - serbest amino asitler, laktik asit, gliserol gibi enerji kaynakları

Glukoneojenezin özet denklemi: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6 H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P n .

Vücuttaki rol

İnsan vücudundaki açlık sırasında besin rezervleri aktif olarak kullanılır ( glikojen, yağ asidi). Onlar ayrıldılar amino asitler, keto asitler ve diğer karbonhidrat olmayan bileşikler. Bu bileşiklerin çoğu vücuttan atılmaz, yeniden kullanılır. Maddeler kanda taşınır karaciğer Diğer dokulardan gelir ve sentez için glukoneogenezde kullanılır. glikoz- vücuttaki ana enerji kaynağı. Böylece vücudun rezervleri tükendiğinde, glukoneogenez enerji substratlarının ana tedarikçisi haline gelir.

Çoğu Aşama glukoneojenez temsil etmek glikoliz reaksiyonunun tersine çevrilmesi. Sadece 3 glikoliz reaksiyonları(heksokinaz, fosfo-fruktokinaz ve piruvat kinaz) geri döndürülemez, bu nedenle 3 aşamada glukoneogenez sürecinde, diğer enzimler. Sentezin yolunu düşünün glikoz piruvattan. Piruvattan fosfoenolpiruvat oluşumu. Fosfoenolpiruvatın sentezi birkaç aşamada gerçekleştirilir. Başlangıçta piruvat etkisi altında piruvat karboksilaz ve CO2'nin katılımıyla ve ATP oksaloasetat oluşturmak üzere karboksillenir: Daha sonra sonuç olarak oksaloasetat dekarboksilasyon ve etkisi altında fosforilasyon enzim fosfoenolpiruvat karboksilaz, fosfoenolpiruvat'a dönüştürülür. Donör fosfat kalıntısı reaksiyonlar guanozin trifosfat (GTP) görevi görür: Fosfoenolpiruvatın oluşum sürecinde, enzimler sitozol ve mitokondri. Sentezin ilk aşaması şu şekilde gerçekleşir: mitokondri(Şekil 10.6). Bunu katalize eden piruvat karboksilaz reaksiyon allosterik bir mitokondriyaldir enzim. Allosterik olarak aktivatör verildi enzim asetil-CoA gereklidir. Membranmitokondri elde edilen oksaloasetata karşı geçirimsizdir. Sonuncusu burada mitokondri, malata indirgenir: Reaksiyon mitokondriyal NAD'ye bağımlı katılımıyla ilerler malat dehidrojenaz. İÇİNDE mitokondri NADH/NAD+ oranı nispeten yüksektir ve bu nedenle intramitokondriyal oksaloasetat kolayca malata indirgenir ve bu da kolaylıkla salınır. mitokondri mitokondri yoluyla zar. Sitozolde NADH / NAD + oranı çok düşüktür ve malat, sitoplazmik NAD'a bağımlı maddenin katılımıyla yeniden oksitlenir. malat dehidrojenaz: Oksaloasetat'ın fosfoenolpiruvata daha fazla dönüşümü sitozolde meydana gelir. hücreler. Fruktoz-1,6-bisfosfatın fruktoz-6-fosfata dönüşümü. Bir dizi geri dönüşümlü reaksiyonun sonucu olarak piruvattan oluşan fosfo-enolpiruvat glikoliz reaksiyonları fruktoz-1,6-bisfosfata dönüşür. ardından fosfofruktokinaz gelir reaksiyon geri dönüşü olmayan bir durum. Glukoneogenez bu endergonik etrafında dönüyor reaksiyonlar. Fruktoz-1,6-bis-fosfatın fruktoz-6-fosfata dönüşümü spesifik bir enzim tarafından katalize edilir. fosfataz: .Eğitim glikoz glikoz-6-fosfattan. Daha sonraki geri dönüşümlü aşamada glikoz biyosentezi fruktoz-6-fosfat, glikoz-6-fosfata dönüştürülür. İkincisi defosforile edilebilir (örn. reaksiyon heksokinazı atlar reaksiyonlar) etkilendi enzim glikoz-6-fosfataz: Düzenleme glukoneojenez. Glukoneogenezin düzenlenmesinde önemli bir nokta reaksiyon, katalize edilmiş piruvat karboksilaz. Bunun pozitif allosterik modülatörünün rolü enzim asetil-CoA gerçekleştirir. Asetil-CoA yokluğunda enzim neredeyse tamamen yoksun aktivite. Ne zaman kafes mitokondriyal asetil-CoA birikir glikoz biyosentezi piruvattan zenginleştirilmiştir. Asetil-CoA'nın aynı zamanda piruvat dehidrojenaz kompleksinin negatif bir modülatörü olduğu bilinmektedir (aşağıya bakınız). Bu nedenle asetil-CoA birikimi oksidatif süreci yavaşlatır. dekarboksilasyon piruvat, aynı zamanda ikincisinin dönüşümüne de katkıda bulunur glikoz. Düzenlemede bir diğer önemli nokta glukoneojenez – reaksiyon fruktoz-1,6-bisfosfataz tarafından katalize edilir - enzim, engellenen AMF. Zıt eylem AMF fosfofruktokinaz üzerinde, yani bunun için enzim bu allosterik aktivatör. Düşük AMP konsantrasyonu ve yüksek seviye ATP stimülasyon meydana gelir glukoneojenez. Aksine, oranın değeri ATP/AMF küçük, içinde kafes bölünme gözleniyor glikoz. Gösterilen, bu glukoneojenez dolaylı olarak da düzenlenebilir; değişim yoluyla enzim aktivitesi Sentezde doğrudan yer almayan glikoz. Yani, şu tespit edilmiştir ki glikoliz enzimi piruvatekinaz 2 formda bulunur - L ve M. Form L (İngiliz karaciğerinden - karaciğer) hakim Dokular yetenekli glukoneojenez. Bu form aşırılık tarafından engellenir ATP ve bazı amino asitlerözellikle ala-nin. M şekli (İngiliz kaslarından - kaslardan) böyle bir düzenlemeye tabi değildir. Yeterli tedarik koşullarında hücreler L formunun enerji inhibisyonu piruvat kinaz. İnhibisyonun bir sonucu olarak yavaşlar glikoliz ve glukoneogenezi destekleyen koşullar yaratılır. Son olarak şunu belirtmek ilginçtir: glikoliz yoğun bir şekilde akıyor kas dokusu güçlü aktivitesi ve özellikle hepatik sistemin karakteristik özelliği olan glikoneogenez sırasında kumaşlar yakın bir ilişki bulunmaktadır. En yüksek derecede aktivite Güçlenmenin bir sonucu olarak kaslar glikoliz fazlalık oluşur laktik asit içine yayılma kan, V karaciğer büyük bir kısmı dönüştürülüyor glikoz(glukoneojenez). Çok glikoz daha sonra enerji olarak kullanılabilir alt tabaka aktivite için gerekli kas dokusu.

41. glikojen- hayvan hücrelerinde glikoz birikiminin ana şekli. Bitkilerde nişasta aynı işlevi yerine getirir. Yapısal olarak glikojen de nişasta gibi dallanmış bir glikoz polimeridir.

Ancak glikojen daha dallanmış ve kompakttır. Dallanma, glikojenin parçalanması sırasında çok sayıda terminal monomerin hızla salınmasını sağlar. Glikojenin sentezi ve parçalanması tersine çevrilmez, bu süreçler farklı şekillerde gerçekleşir.

Glikojenin biyosentezi***

Glikojen sindirim sırasında (karbonhidrat alımından sonraki 1-2 saat içinde) sentezlenir. Glikojenez özellikle karaciğer ve iskelet kaslarında yoğun olarak meydana gelir. İlk reaksiyonlarda, doğrudan polimerizasyon reaksiyonuna (reaksiyon 4) dahil edilen aktifleştirilmiş bir glikoz formu olan UDF-glikoz oluşur (reaksiyon 3). Bu son reaksiyon, bir oligosakarite veya hücredeki mevcut bir glikojen molekülüne glikoz ekleyen ve zinciri yeni monomerlerle oluşturan glikojen sentaz tarafından katalize edilir. Hazırlanmak ve büyüyen polisakkarit zincirine dahil olmak için gereken enerji 1 mol ATP ve 1 mol UTP'dir. Polisakkarit zincirinin dallanması, amilo - -1,4 - 1,6-glikozil transferaz enziminin katılımıyla, bir -1,4 bağının kırılması ve oligosakkarit kalıntısının büyüyen zincirin ucundan ortasına aktarılmasıyla meydana gelir. Bu yerde -1 oluşumu, 6-glikosidik bağ. Glikojen molekülü 1 milyona kadar glikoz kalıntısı içerir, bu nedenle sentez için önemli miktarda enerji harcanır. Glikozun glikojene dönüştürülmesi ihtiyacı, glikozun oldukça çözünür bir madde olması nedeniyle hücrede önemli miktarda glikoz birikmesinin ozmotik basınçta bir artışa yol açacağı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Aksine glikojen hücre içinde granül halinde bulunur ve az çözünür. Glikojenin parçalanması - glikojenoliz - öğünler arasında meydana gelir.

Bilet 40'ın ikinci versiyonu.

Glikoz biyosentezi - glukoneogenez

Glukoneogenez, karbonhidrat olmayan öncüllerden glikozun sentezidir. Memelilerde bu fonksiyon esas olarak karaciğer tarafından, daha az oranda da böbrekler ve bağırsak mukozasının hücreleri tarafından gerçekleştirilir. Vücuttaki glikojen depoları öğünler arasındaki glikoz ihtiyacını karşılamaya yeterlidir. Karbonhidrat veya tam açlık sırasında ve ayrıca uzun süreli fiziksel çalışma koşulları altında, kandaki glikoz konsantrasyonu glukoneogenez ile korunur. Piruvata veya glukoneojenezin herhangi bir başka metabolitine dönüştürülebilen maddeler bu sürece dahil olabilir.

Ayrıca, glukoneogenezde birincil substratların kullanımı çeşitli fizyolojik durumlarda meydana gelir. Böylece açlık koşullarında doku proteinlerinin bir kısmı amino asitlere parçalanır ve bunlar daha sonra glukoneogenezde kullanılır. Yağların parçalanması sırasında dihidroksiaseton fosfat yoluyla glukoneojeneze dahil olan gliserol oluşur. Kaslarda yoğun fiziksel çalışma sırasında oluşan laktat, daha sonra karaciğerde glikoza dönüştürülür. Bu nedenle laktattan, amino asitlerden ve gliserolden glukoneogenezin fizyolojik rolü farklıdır. Piruvattan glukoz sentezi glikolizde olduğu gibi fakat ters yönde ilerler.

Glukoneogenez.

Enzimler: 1-piruvat karboksilaz, 2-fosfoenolpiruvat karboksikinaz, 3-fosfataz fru-1,6-difosfat, 4-glikoz-6-fosfataz.

Glikolizin yedi reaksiyonu kolaylıkla tersine çevrilebilir ve glukoneogenezde kullanılır. Ancak üç kinaz reaksiyonu geri döndürülemez ve atlanması gerekir. Böylece, fruktoz-1,6-difosfat ve glukoz-6-fosfat, spesifik fosfatazlar tarafından defosforile edilir ve piruvat, oksaloasetat yoluyla iki ara adım yoluyla fosfoenolpiruvat oluşturmak üzere fosforile edilir. Oksaloasetat oluşumu piruvat karboksilaz tarafından katalize edilir. Bu enzim koenzim olarak biyotin içerir. Oksaloasetat mitokondride üretilir, sitozole taşınır ve glukoneogenezde rol oynar. Geri dönüşümsüz glikoliz reaksiyonlarının her birinin, karşılık gelen geri dönüşümsüz glukoneogenez reaksiyonuyla birlikte, substrat döngüsü adı verilen bir döngü oluşturduğuna dikkat edilmelidir.

Glukoneogenez, geri dönüşü olmayan reaksiyonlar.

Geri dönüşü olmayan üç reaksiyona karşılık gelen bu tür üç döngü vardır. Substrat döngülerinin reaksiyonlarının eşzamanlı olarak ortaya çıkmasının sonucu, enerji tüketimi olacaktır. Substrat döngüleri karaciğerde normal metabolizma koşulları altında ilerleyebilir ve iyi tanımlanmış bir biyolojik öneme sahiptir. Ek olarak, bu döngüler, düzenleyici mekanizmaların uygulama noktaları olarak hizmet eder, bunun sonucunda metabolit akışı, glikozun parçalanma yolu boyunca veya sentez yolu boyunca değişir. Piruvattan glukoneogenez için genel denklem şöyledir:

2 piruvat + 4 ATP + 2 GTP + 2(NADH) + 4 H20 Glikoz + 4 ADP + 2 GDP + 2 NAD+ + 6 H3RO4.

İnsan vücudunda günde 80 g'a kadar glikoz sentezlenebilir. Piruvattan 1 mol glikozun sentezi, 6 makroerjik bağ (4 ATP ve 2 GTP) tüketir.

Benzer bilgiler.