glukoneogenese

Gluconeogenese er syntesen af ​​glucose fra ikke-kulhydratprodukter. Sådanne produkter eller metabolitter er primært mælke- og pyruvsyre, de såkaldte glykogene aminosyrer, glycerol og en række andre forbindelser. Med andre ord kan glucoseprecursorer i gluconeogenese være pyruvat eller en hvilken som helst forbindelse, som omdannes til pyruvat under katabolisme eller et af mellemprodukterne fra tricarboxylsyrecyklusen.

Hos hvirveldyr er gluconeogenese mest intens i cellerne i lever og nyrer (i det kortikale stof).

De fleste af stadierne af gluconeogenese er en omvendt glykolysereaktion. Kun 3 glycolysereaktioner (hexokinase, phospho-fructokinase og pyruvatkinase) er irreversible, og derfor anvendes andre enzymer i processen med gluconeogenese i 3 faser. Overvej vejen for glucosesyntese fra pyruvat.

Dannelse af phosphoenolpyruvat fra pyruvat. Syntese af phosphoenolpyruvat udføres i flere trin. Indledningsvist pyruvat under indflydelse af pyruvatcarboxylase og med deltagelse af CO₂ og ATP er carboxyleret til dannelse af oxaloacetat:

Derefter, som et resultat af decarboxylering af oxaloacetat og phosphorylering påvirket enzym phosphoenolpyruvatcarboxylase omdannet til phosphoenolpyruvat. Donoren af ​​phosphatrest i reaktionen er guanosintrifosfat (GTP):

Det er blevet konstateret, at cytosol og mitochondrie enzymer er involveret i dannelsen af ​​phosphoenolpyruvat.

Den første fase af syntesen fortsætter i mitokondrierne (figur 10.6). Pyruvatcarboxylase, som katalyserer denne reaktion, er et allosterisk mitokondrieenzym. Acetyl-CoA er påkrævet som en allosterisk aktivator af dette enzym. Den mitokondrie membran er impermeabel for det resulterende oxaloacetat. Sidstnævnte er her, i mitokondrier, genoprettet til malat:

Reaktionen forløber med deltagelse af mitokondrialt NAD-afhængig malat dehydrogenase. I mitokondrier er NADH / NAD + forholdet forholdsvis højt, og derfor er intramitokondrialt oxaloacetat nemt genoprettet til malat, hvilket let forlader mitokondrier gennem mitokondriamembranen. I cytosol er NADH / NAD + forholdet meget lavt, og malat oxideres igen med deltagelse af cytoplasmatisk NAD-afhængig malat dehydrogenase:

Yderligere omdannelse af oxaloacetat til phosphoenolpyruvat forekommer i cytosolen i cellen.

Omdannelsen af ​​fructose-1,6-bisphosphat til fructose-6-phosphat. Som et resultat af en række reversible glycolysereaktioner, bliver phospho-enolpyruvat dannet fra pyruvat til fructose-1,6-bisphosphat. Dette efterfølges af phosphofructokinase-reaktionen, som er irreversibel. Gluconeogenese omgår denne endergoniske reaktion. Omdannelsen af ​​fructose-1,6-bis-phosphat til fructose-6-phosphat katalyseres af specifik phosphatase:

Fig. 10.6. Dannelsen af ​​phosphoenol-pyruvat fra pyruvat. 1 - pyruvatcarboxylase; 2 - malat dehydrogenase (mitochondrial); 3-malat dehydrogenase (cytoplasmatisk); 4-phosphoenolpyruvat-carboxykinase.

Fig. 10.7. Glycolyse og gluconeogenese. De røde pilge indikerer "bypass" -banerne for gluconeogenese i biosyntesen af ​​glucose fra pyruvat og lactat; tallene i cirklerne angiver det tilsvarende trin af glycolyse.

Dannelsen af ​​glucose fra glucose-6-phosphat. I det efterfølgende reversible stadium af glucosebiosyntese omdannes fructose-6-phosphat til glucose-6-phosphat. Sidstnævnte kan dephosphoryleres (dvs. reaktionen omgår hexokinase-reaktionen) under indflydelse af enzymet glucose-6-phosphatase:

I fig. 10.7 præsenterer "bypass" reaktioner af gluconeogenese i biosyntesen af ​​glucose fra pyruvat og lactat.

Regulering af gluconeogenese. Et vigtigt punkt i reguleringen af ​​gluconeogenese er reaktionen katalyseret af pyruvatcarboxylase. Rollen af ​​den positive allosteriske modulator af dette enzym udføres af acetyl-CoA. I fravær af acetyl CoA er enzymet næsten fuldstændig blottet for aktivitet. Når mitochondrial acetyl-CoA akkumulerer i cellen, øges biosyntesen af ​​glucose fra pyruvat. Det er kendt, at acetyl-CoA samtidig er en negativ modulator af pyruvat-dehydrogenasekomplekset (se nedenfor). Som følge heraf nedsætter akkumuleringen af ​​acetyl CoA den oxiderende decarboxylering af pyruvat, hvilket også bidrager til omdannelsen af ​​sidstnævnte til glucose.

Et andet vigtigt punkt i reguleringen af ​​gluconeogenese er reaktionen katalyseret af fructose-1,6-bisphosphatase, et enzym, som er hæmmet af AMP. AMP har den modsatte effekt på phosphofructokinase, det vil sige for dette enzym er det en allosterisk aktivator. Ved lave koncentrationer af AMP og høje niveauer af ATP stimuleres gluconeogenese. Tværtimod, når ATP / AMP forholdet er lille, observeres glucosesplitning i cellen.

I 1980 opdagede en gruppe belgiske forskere (G. Hers og andre) fructose-2,6-bisphosphat i levervæv, som er en stærk regulator for aktiviteten af ​​de to listede enzymer:

Fructose 2,6-bisphosphat aktiverer phosphofructokinase og hæmmer fructose-1,6-bisphosphatase. En stigning i niveauet af fructose-2,6-bis-phosphat i cellen bidrager til forstærkning af glycolyse og et fald i gluconeogenesehastigheden. Ved at reducere koncentrationen af ​​fructose-2,6-bisphosphat er det modsatte sandt.

Det er fastslået, at biosyntesen af ​​fructose-2,6-bisphosphat kommer fra fructose-6-phosphat med ATP's deltagelse, og det bryder op i fructose-6-phosphat og uorganisk phosphat. Biosyntesen og nedbrydning af fructose-2,6-bis-phosphat katalyseres af det samme enzym, dvs. Dette enzym er bifunktionelt, det har både phosphokinase og phosphataseaktivitet:

Det er også vist, at det bifunktionelle enzym igen er reguleret af cAMP-afhængig phosphorylering. Fosforylering fører til en stigning i fosfataseaktivitet og et fald i phosphokinaseaktiviteten af ​​et bifunktionelt enzym. Denne mekanisme forklarer den hurtige virkning af hormoner, især glucagon, på niveauet af fructose 2,6-bisphosphat i cellen (se kapitel 16).

Aktiviteten af ​​et bifunktionelt enzym reguleres også af visse metabolitter, blandt hvilke glycrolol-3-phosphat er af største betydning. Virkningen af ​​glycerol-3-phosphat på enzymet i dets retning ligner den virkning, der observeres, når den phosphoryleres af cAMP-afhængige proteinkinaser.

I øjeblikket findes fructose-2,6-bisphosphat, udover leveren, også i andre organer og væv hos dyr såvel som i planter og mikroorganismer.

Det har vist sig, at gluconeogenese også kan reguleres indirekte, dvs. gennem en ændring i aktiviteten af ​​et enzym, der ikke er direkte involveret i syntesen af ​​glucose. Det blev således fastslået, at enzymet glycolysis pyruvatkinase eksisterer i 2 former - L og M. Form L (fra den engelske lever-lever) hersker i væv, der er i stand til glukoneogenese. Denne form inhiberes af et overskud af ATP og nogle aminosyrer, især al-Nin. M-formularen (fra den engelske muskelmuskel) er ikke underkastet en sådan regulering. Under betingelser med tilstrækkelig energiforsyning til cellen hæmmes L-formen af ​​pyruvatkinase. Som følge af inhiberingen nedsættes glycolysen, og der skabes tilstande, der fremmer gluconeogenegenese.

Endelig er det interessant at bemærke, at der er et nært forhold mellem glycolyse, som intenst forekommer i muskelvæv under dets aktive aktivitet og gluco-neogenese, især karakteristisk for leverenvæv. Med maksimal muskelaktivitet som følge af forøget glycolyse diffunderer et overskud af mælkesyre i blodet, og en væsentlig del af den omdannes til glucose (gluconeogenese) i leveren. En sådan glukose kan derefter anvendes som et energisubstrat, der er nødvendigt for muskelvævets aktivitet. Forholdet mellem glycolyseprocesser i muskelvæv og gluconeogenese i leveren kan repræsenteres som en ordning:

Gluconeogenese i leveren

Glukosdannelse fra lactat. Lactat dannet i de intensivt arbejdende muskler eller i celler med den overvejende anaerobe metode af glukose katabolisme går ind i blodet og derefter ind i leveren. I leveren er NADH / NAD + forholdet lavere end i den kontraherende muskel, derfor fortsætter lactatdehydrogenase-reaktionen i modsat retning, dvs. mod dannelsen af ​​pyruvat fra lactat. Dernæst er pyruvat involveret i gluconeogenese, og den resulterende glucose kommer ind i blodet og absorberes af skelets muskler. Denne rækkefølgen af ​​begivenheder hedder "glucose-lactatcyklus "eller" Corey-cyklus".

Corey-cyklen udfører 2 væsentlige funktioner: 1 - giver mulighed for anvendelse af lactat; 2 - forhindrer akkumulering af lactat og som følge heraf et farligt fald i pH (mælkesyreose). En del af pyruvat dannet ud fra lactat oxideres af leveren til CO₂ og H₂A. Oxideringsenergien kan anvendes til at syntetisere ATP, hvilket er nødvendigt for gluconeogenesereaktioner.

Dannelsen af ​​glucose fra aminosyrer. Aminosyrer, der, når de bliver kataboliserede, bliver til pyruvat eller metabolitter af citratcyklusen, kan betragtes som potentielle forstadier af glucose og glycogen og kaldes glykogen. For eksempel er oxa-loacetat, som er dannet af asparaginsyre, et mellemprodukt af både citratcyklus og gluconeogenese. Af alle de aminosyrer, der kommer ind i leveren, er ca. 30% alanin. Dette skyldes, at nedbrydning af muskelproteiner producerer aminosyrer, hvoraf mange omdannes umiddelbart til pyruvat eller først til oxaloacetat og derefter til pyruvat. Sidstnævnte omdannes til alanin, erhverver en aminogruppe fra andre aminosyrer. Alanin fra musklerne transporteres med blod til leveren, hvor det igen omdannes til pyruvat, som delvist oxideres og delvist inkorporeres i glukose-neogenese. Derfor er der følgende rækkefølge af begivenheder (glucose-alanincyklus): glukose i muskler → pyruvat i muskler → alanin i muskler → alanin i leveren → glukose i leveren → glukose i musklerne. Hele cyklussen ikke øge mængden af ​​glucose i muskulatur, men det løser problemet med transport af aminonitrogen fra muskel til leveren, og forhindrer mælkesyreacidose.

Glukosdannelse fra glycerol. Glycerol dannes ved hydrolyse af triacylglyceroler, hovedsageligt i fedtvæv. Kun de væv, der har enzymet glycerol kinase, for eksempel lever, nyrer, kan bruge det. Dette ATP-afhængige enzym katalyserer omdannelsen af ​​glycerol til a-glycerophosphat (glycerol-3-phosphat). Når glycerol-3-phosphat er inkluderet i gluconeogenese, dehydreres den med NAD-afhængig dehydrogenase til dannelse af dihydroxyacetonephosphat, der omdannes yderligere til glucose.

35,35 Idéen om pentosephosphatvejen for glukosetransformationer. Oxiderende reaktioner (til stadium af ribulose-5-phosphat). Fordeling og samlede resultater af denne vej (dannelse af pentoser, NADPH og energi)

Pentosephosphatvej, også kaldet hexomonophosphat shunt, tjener som et alternativ ved oxidation af glucose-6-phosphat. Pentosephosphatvejen består af 2 faser (dele) - oxidative og ikke-oxidative.

I den oxidative fase oxiderer glucose-6-phosphat irreversibelt i pentose-ribulose-5-phosphat, og reduceret NADPH dannes. I den ikke-oxidative fase omdannes ribulose-5-phosphat til ribose-5-phosphat og glycolysemetabolitter. Pentosephosphatvejen giver ribose celler for syntesen af ​​purin og pyrimidin-nukleotider og hydrogeneret coenzym NADPH, som anvendes i processerne reduktion. Den samlede ligning af pentosephosphatvejen udtrykkes som følger:

3 Glucose-6-phosphat + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2-fructose-6-phosphat + glyceraldehyd-3-phosphat.

Enzymer af pentosephosphatvejen såvel som glycolysenzymer er lokaliseret i cytosolen. Den mest aktive pentosephosphatvej forekommer i fedtvæv, lever, binyrebark, erytrocytter, brystkirtlen under laktation, testiklerne.

I den oxidative del af pentosephosphatvejenglucose-6-phosphat undergår oxidativ decarboxylering, hvilket resulterer i dannelsen af ​​pentoser. Dette trin indbefatter 2 dehydrogeneringsreaktioner.

Første dehydrogeneringsreaktionen - omdannelsen af ​​glucose-6-phosphat til gluconolacton-6-phosphat - katalyseret Nadr + -afhængig glucose-6-phosphatdehydrogenase og ledsages af oxidation af aldehydgruppen ved det første carbonatom i et molekyle og dannelsen af ​​reduceret coenzym NADPH. Herefter omdannes gluconolacton-6-phosphat hurtigt til 6-phosphogluconat med deltagelse af enzymet gluconolactonhydratase. Enzymet 6-phosphogluconat-dehydrogenasen katalyserer den anden dehydrogeneringsreaktion af den oxiderende del, i hvilken dekarboxylering også forekommer. I dette tilfælde forkortes carbonkæden med et carbonatom, ribulose-5-phosphat og det andet hydrogenerede NADPH-molekyle dannes. Gendannet NADPH hæmmer det første enzym i det oxidative stadium af pentosephosphatvejen - glucose-6-phosphatdehydrogenase. Omdannelsen af ​​NADPH til den oxiderede tilstand af NADP + fører til en svagere hæmning af enzymet. Hastigheden af ​​den tilsvarende reaktion øges, og en større mængde NADPH dannes.

Den samlede ækvation af oxidationstrinnet pentosephosphatstier kan repræsenteres som:

Oxidationsreaktioner er hovedkilden til NADPH i celler. Hydrogenerede coenzymer leverer hydrogen med biosyntetiske processer, redoxreaktioner, der involverer beskyttelse af celler mod reaktive oxygenarter.

Det oxiderende trin af pentose dannelse og det ikke-oxidative stadium (returvejene for pentoser til hexoser) danner sammen en cyklisk proces. En sådan proces kan beskrives ved den generelle ligning:

Dette betyder, at 6 molekyler glucose-5-phosphat (pentoser) og 6 molekyler CO er dannet ud fra 6 glucosemolekyler₂. Enzymerne i den ikke-oxidative fase omdanner 6 molekyler af ribulose-5-phosphat til 5 molekyler glucose (hexose). Når disse reaktioner udføres i rækkefølge, er det eneste anvendelige produkt NADPH, som dannes i den oxidative fase af pentosephosphatvejen. Denne proces kaldes pentosephosphatcyklus. Flowen af ​​pentosefosfatcyklusen gør det muligt for cellerne at fremstille NADPH, som er nødvendigt til syntese af fedtstoffer, uden at akkumulere pentoser.

Den energi, der frigives under nedbrydningen af ​​glukose, omdannes til energien fra en høj energi hydrogen donor - NADPH. Hydrogeneret NADPH tjener som en hydrogenkilde til regenerativ syntese og NADPH energi omdannes og lagres i de nyligt syntetiserede stoffer, såsom fedtsyrer, frigivet af deres katabolisme og benyttes af cellerne.

glukoneogenese

Indholdet

Glukoneogenese - dannelsen i leveren og i nogen grad i renal cortex (ca. 10%) af glucosemolekyler fra molekyler andre organiske forbindelser - energikilder, f.eks frie aminosyrer, mælkesyre, glycerol. Gratis pattedyrsfedtsyrer anvendes ikke til glukoneogenese.

Stadierne af gluconeogenese gentager stadierne af glycolyse i den modsatte retning og katalyseres af de samme enzymer bortset fra 4 reaktioner:

• Omdannelse af pyruvat til oxaloacetat (pyruvatcarboxylaseenzym)
• Omdannelsen af ​​oxaloacetat i phosphoenolpyruvat (enzymphosphoenolpyruvatcarboxykinase)
• Omdannelse af fructose-1,6-diphosphat til fructose-6-phosphat (fructose-1,6-diphosphatase enzym)
• Omdannelsen af ​​glucose-6-phosphat til glucose (enzymet glucose-6-phosphatase)

Den samlede ligning glukoneogenese 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Rolle i kroppen Rediger

Ved fastning i menneskekroppen anvendes aktivt næringsreserver (glykogen, fedtsyrer). De er opdelt på aminosyrer, keto syrer og andre ikke-kulhydratforbindelser. De fleste af disse forbindelser udskilles ikke fra kroppen, men genanvendes. Stoffer transporteres af blod til leveren fra andre væv og anvendes til glukoneogenese til syntese af glucose - den vigtigste energikilde i kroppen. Således, når kroppen er udtømt, er gluconeogenese den vigtigste leverandør af energisubstrater.

Virkningen af ​​alkohol på glukoneogenese Rediger

Der er et andet aspekt, der skal huskes, når man overvejer glukoneogenese ud fra menneskets biologi og medicin. Forbrug af store mængder alkohol hæmmer dramatisk gluconeogenese i leveren, hvilket resulterer i lavere blodglukoseniveauer. Denne tilstand kaldes hypoglykæmi. Denne effekt af alkohol påvirker især kraftigt efter kraftig fysisk anstrengelse eller på tom mave. Hvis en person drikker alkohol efter et langt og hårdt fysisk arbejde, kan niveauet af glukose i blodet falde til 40 eller endog 30% af normen. Hypoglykæmi påvirker hjernens funktion negativt. Det er især farligt for dem af de områder, der kontrollerer kropstemperatur, således at for eksempel under indflydelse af hypoglykæmi kropstemperaturen kan falde til 2 ° C eller mere (målt i endetarmen). Hvis en person får en sådan tilstand til at drikke en glukoseopløsning, vil den normale kropstemperatur hurtigt komme sig. Den gamle skik, der foreskrev at give sultne eller udmattede folk whisky eller brandy til dem, der blev reddet til havs eller i ørkenen, er fysiologisk uberettiget og endog farlig; i sådanne tilfælde skal glukose gives.

Glukoneogenese, muskeludslip og dårlig sårheling Rediger

Glucagon begynder at stimulere gluconeogenese efter ca. 6 timers fasting, men intensiv stimulation af gluconeogenese sker efter 32 timers fastning, når hormonet kortisol aktiveres. Bemærk: Kortisol glukokortikosteroidhormon er et katabolisk steroid. Det aktiverer nedbrydning af muskelproteiner og andre væv til aminosyrer, der virker som glucoseprecursorer i glukoneogenese. Muskelatrofi er en nødvendig foranstaltning, der skal træffes for at give glucose til hjernen. Derfor er det nødvendigt at levere supplerende mad til patienter, der genvinder kirurgi eller omfattende skader (for eksempel langtidspresningssyndrom eller alvorlige forbrændinger). Hvis patienten ikke modtager en tilstrækkelig mængde mad, dominerer kataboliske processer i hans krop og udtømning af muskler og væv opstår. For at sår kan helbrede, er det nødvendigt at styrke de anabolske processer, som yderligere mad er påkrævet.

Glycolyse og gluconeogenese komplementerer hinanden

Siden syntesen og glucoseoxidation er afgørende for eksistensen af ​​celler (glycolyse) og legemet (gluconeogenesis), reguleringen af ​​disse processer opfylder behovene for organer og væv i forskellige livsbetingelser.

Siden glycolytisk oxidation af glucose

• en fremgangsmåde til at fremstille energi under aerobe og anaerobe betingelser, det forekommer kontinuerligt i alle celler og selvfølgelig skal aktiveres og forstærkningen cellernes funktion, såsom at reducere myocyt bevægelse neutrofiler;
• Hvis glycerol og acetyl-ScoA anvendes til at syntetisere fedtstoffer i hepatocytter og adipocytter, aktiveres denne oxidation med et overskud af glucose i disse celler.

Glukoneogenese, som dannelse af glucose i leveren fra ikke-kulhydratkilder, er nødvendig:

• under hypoglykæmi under muskelbelastning - syntese af glucose fra mælkesyre, der kommer fra arbejdsmuskler og fra glycerol, som dannes under mobilisering af fedt;
• med hypoglykæmi med kort fasting (op til 24 timer) - syntese hovedsageligt fra mælkesyre, der løbende kommer ind i leveren fra erytrocytter,
• med hypoglykæmi under langvarig fastning - hovedsagelig syntese fra aminosyrer dannet under proteinkatabolisme og også fra mælkesyre og glycerin.

Således glukoneogenese strækker sig i leveren, glucose indeholder alle de resterende organer og celler (røde blodlegemer, nervevæv, muskel, etc.), som aktive processer kræver glucose. Glucoseoptagelse i disse celler skal også understøtte oxalacetat koncentration til forbrænding i TCA-acetyl SKoA afledt fedtsyrer eller ketonstoffer.

Generelt kan man skelne mellem to måder at regulere glycolyse og glukoneogenese på: hormonelle med deltagelse af hormoner og metaboliske, dvs. ved anvendelse af mellemliggende eller endelige produkter af glukosemetabolismen.

Der er tre hovedområder, hvor disse processer er reguleret:

• første glycolysereaktion,
• den tredje glycolysereaktion og reversibel til hende,
• den tiende glycolyse reaktion og reversibel til den.

Regulering af gluconeogenese

Hormonel aktivering af glukoneogenese udført glukokortikoider, der øger syntesen af ​​pyruvatcarboxylase, phosphoenolpyruvatcarboxykinase, fructose-1,6-difosfatazy. Glucagon stimulerer de samme enzymer gennem adenylatcyklase mekanisme ved phosphorylering.

Energi til gluconeogenese kommer fra β-oxidation af fedtsyrer. Slutproduktet af denne oxidation, acetyl-SCAA, stimulerer allosterisk aktiviteten af ​​det første gluconeogeneseenzym, pyruvatcarboxylase. Derudover stimuleres fructose-1,6-diphosphatase med ATP's deltagelse.

Hormonale og metaboliske faktorer, der regulerer glycolyse og gluconeogenese

Regulering af glycolyse

Hormonal regulering

I leveren stimuleres glycolyse af insulin, hvilket øger antallet af nøgle glykolyse enzymer (hexokinase, phosphofructokinase, pyruvatkinase).

I leveren reguleres glucokinaseaktivitet, bortset fra insulin, af andre hormoner:

• aktivering er forårsaget af anonkerner,
• deres aktivitet undertrykker glucocorticoider og østrogener.

I andre væv er aktiviteten af ​​hexokinaser

• stiger af skjoldbruskkirtelhormoner,
• faldt med glucocorticoider og somatotropin.

Metabolisk regulering

Hexokinase af nonhepatiske celler hæmmes af produktet af sin egen reaktion, glucose-6-phosphat.

phosphofructokinase:

• aktiveret af AMP og dets eget substrat (fructose-6-phosphat),
• hæmmet - ATP, citronsyre, fedtsyrer.

Pyruvatkinase aktiveres af fructose-1,6-diphosphat (direkte positiv regulering).

Molekyler af AMP, stimulerende glycolyse, dannes i adenylatkinase-reaktionen, aktiveret, når et overskud af ADP fremkommer. Særligt levende manifesterer værdien af ​​en sådan regulering sig i muskulært arbejde:

glukoneogenese

Glukoneogenese - dannelsen i leveren og i nogen grad i renal cortex (ca. 10%) af glucosemolekyler fra molekyler andre organiske forbindelser - energikilder, f.eks frie aminosyrer, mælkesyre, glycerol. Gratis pattedyrsfedtsyrer anvendes ikke til glukoneogenese.

Indholdet

Stadier af gluconeogenese

Stadierne af gluconeogenese gentager stadierne af glycolyse i den modsatte retning og katalyseres af de samme enzymer bortset fra 4 reaktioner:

1. Omdannelse af pyruvat til oxaloacetat (pyruvatcarboxylaseenzym)
2. Omdannelsen af ​​oxaloacetat i phosphoenolpyruvat (enzymphosphoenolpyruvatcarboxykinase)
3. Omdannelse af fructose-1,6-diphosphat til fructose-6-phosphat (fructose-1,6-diphosphatase enzym)
4. Omdannelsen af ​​glucose-6-phosphat til glucose (enzymet glucose-6-phosphatase)

Total gluconeogenesekvation: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n [1].

Rolle i kroppen

Ved fastning i menneskekroppen anvendes aktivt næringsreserver (glykogen, fedtsyrer). De er opdelt på aminosyrer, keto syrer og andre ikke-kulhydratforbindelser. De fleste af disse forbindelser udskilles ikke fra kroppen, men genanvendes. Stoffer transporteres af blod til leveren fra andre væv og anvendes til glukoneogenese til syntese af glucose - den vigtigste energikilde i kroppen. Således, når kroppen er udtømt, er gluconeogenese den vigtigste leverandør af energisubstrater.

noter

1. ↑ Visuel biokemi. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, s. 302

referencer

• Find og arranger i form af fodnoter links til anerkendte kilder, der bekræfter skriftligt.
• Suppler artiklen (artiklen er for kort eller indeholder kun en ordbogsdefinition).

Wikimedia Foundation. 2010.

Se hvad "Gluconeogenese" i andre ordbøger:

glukoneogenese - gluconeogenese... Orthografisk ordbog-reference

GLUCONEOGENESIS - processen med glukosdannelse i et dyrlegeme (hovedsagelig i leveren) fra proteiner, fedtstoffer og andre stoffer bortset fra kulhydrater, fx fra glycerin... Large Encyclopedic Dictionary

GLUCONEOGENESIS - biochem. dannelsen af ​​glucose fra ikke-carbohydratprecursorer. Et fælles center, vejen G. i levende organismer er biosyntese af glucose fra pyruvic til pyruvat. Generel ligning G.: 2 pyruvat + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Biologisk encyklopedisk ordbog

glukoneogenese - se glukogenese. (Kilde: "Mikrobiologi: Ordliste", N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Ordbog om mikrobiologi

glukoneogenese - n., antal synonymer: 1 • reaktion (33) ASIS Synonym Dictionary. VN Trishin. 2013... Synonymer Dictionary

glukoneogenese - - biosyntese af glukose, går tilsvarende til glycolyse, men i modsat retning... En kort ordbog med biokemiske termer

glukoneogenese - Biosyntese af glucose fra ikke-kulhydrat typen forstadier, såsom pyruvat, aminosyrer, glycerol [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Emner Biotechnology DA glukoneogenese... Teknisk håndbog oversætter

Gluconeogenese er processen med glukose dannelse i et dyr krop (hovedsageligt i leveren) fra proteiner, fedtstoffer og andre stoffer (ikke fra kulhydrater), for eksempel fra glycerol. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS, processen med dannelse af glukose i dyrets krop...... Encyclopedic dictionary

Glukoneogenese - (. Græske glykys søde, Neos nye fødsel og Genesis oprindelse), Syntese af monosaccharider (glukose ch mod..) Af de ikke-kulhydrat forstadier, der forekommer i levende celler ved indvirkning af enzymer. G. udført i modsat retning...... Kemisk encyklopædi

GLUCONEOGENESIS - processen med glukose dannelse i en dyreorganisme (hovedsagelig i leveren) fra proteiner, fedtstoffer osv. I (ikke fra kulhydrater). fra glycerin. Capercaillie: nuværende mænd og kvinder (ovenfor)... Naturvidenskab. Encyclopedic ordbog

Glukoneogenese. Leverens rolle i kulhydratmetabolisme;

ATP-frigivelse ved aerob glukosedbrydning.

Dannelsen af ​​ATP under glykolyse kan foregå på to måder:

1. Substratfosforylering, når til syntese af ATP fra ADP og H₃RO₄ energien af ​​substratets makroergiske binding anvendes.

2. Oxidativ phosphorylering på grund af energien af ​​elektron- og protonoverførsel langs CPE (vævsåndringskomplekser).

Under aerobiske betingelser er 2 molekyler NADH → respirationskæden "gemt" og danner 3 · 2 = 6 ATP molekyler. (Ændringskæden oxiderende NADH har 3 phosphoryleringspunkter - disse er I, III, IV. Komplekser af respirationskæden pr. Molekyle O₂ - 3 molekyler H₃RO₄. (P / O = 3) er phosphoryleringskoefficienten. Under hensyntagen til 2 ATP-molekyler, der syntetiseres i phosphoryleringsreaktionerne til pyruvatdannelsestrinnet, får vi i den første fase 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Hvis FAD-afhængige substrater oxideres i luftvejskæden, forbliver konjugeringspunkterne 2: III og IV-komplekser (P / O = 2) pr. Molekyle O₂ - 2 molekyler H₃RO₄.

På den tredje fase får vi således 24 ATP på grund af hydrogen-donoren og den rigtige energifunktion af Krebs-cyklen.

I alt opnås der i alle tre faser af aerob oxidation af 1 mol glucose 38 mol ATP.

Den samlede energi ved nedbrydning af glucose er 2880 kJ / mol. Den fri energi af hydrolysen af ​​ATP-båndet med høj energi er 50 kJ / mol. Til syntese af ATP i oxidationen af ​​glucose anvendes 38 · 50 = 1900 kJ, hvilket er 65% af den samlede energi af nedbrydning af glucose. Dette er den maksimale mulige energieffektivitet af glucose.

Værdien af ​​anaerob glykolyse.

Anaerob glykolyse, på trods af den lille energi effekt, er den vigtigste energikilde til skeletmuskler i den indledende periode med intens arbejde, dvs. under betingelser, hvor iltforsyningen er begrænset.

Derudover ekstraherer røde blodlegemer energi gennem anaerob oxidation af glucose, fordi de ikke har mitokondrier.

Gluconeogenese er syntesen af ​​glucose fra ikke-kulhydratstoffer.

De vigtigste substrat af gluconeogenese:

Lactat er et produkt af anaerob glykolyse i erytrocytter og arbejdsmuskler, det anvendes konstant i glukoneogenese.

Glycerin frigives under hydrolyse af fedtstoffer eller under træning.

Aminosyrer - dannes under nedbrydning af muskelproteiner og indgår i glukoneogenese med langvarig fastende eller langvarig muskelarbejde.

Krebs Cycle Substrates

Fedtsyrer kan ikke tjene som en kilde til glucose.

Skema for inklusion af substrater i gluconeogenese.

Gluconeogenese giver kroppens behov for glukose i tilfælde, hvor et fald i glukose ikke kompenseres af leverglycogen. For eksempel: med en relativt lang faste eller en skarp begrænsning af kulhydrater i kosten.

Vedligeholdelse af blodglukoseniveauer under langvarig fasting og intens fysisk anstrengelse. Under anaerobe betingelser bruger muskler kun glukose til energibehov;

Den konstante forsyning af glukose som energikilde er absolut nødvendig for det nervøse væv (hjerne) og de røde blodlegemer.

Glucose er også nødvendig for fedtvæv til at syntetisere glycerol, en integreret del af lipider.

Processen med gluconeogenese forekommer hovedsageligt i leveren og mindre intens i det kortikale stof af nyrerne, såvel som tarmslimhinden.

Glycolysereaktioner finder sted i cytosolen, og en del af gluconeogenese-reaktioner finder sted i mitokondrier.

Inkluderingen af ​​forskellige substrater i glyconeogenese afhænger af kroppens fysiologiske tilstand.

Den samlede ligning af gluconeogenese:

Den mest signifikant dannelse af glucose, primært fra pyruvat, fordi den let omdannes vigtigste glykogen aminosyrer - alanin, samt mælkesyre, der handler i signifikante mængder i blod fra musklerne efter træning i leveren ved virkningen af ​​LDH oxideret i pyruvat. I processen med katabolisme af substrater af Krebs-cyklen dannes oxaloacetat, hvilket også indgår i reaktionen af ​​gluconeogenese.

De vigtigste stadier af gluconeogenese falder sammen med glycolysereaktioner og katalyseres af de samme enzymer, kun de fortsætter i modsat retning.

Der er imidlertid et meget vigtigt træk på grund af det faktum, at 3 reaktioner i glycolyse katalyseret af kinaser: hexokinase, phosphofructokinase og pyruvatkinase er irreversible. Disse barrierer omgåes ved glukoneogenese gennem særlige reaktioner.

Overvej gluconeogenesereaktioner, som afviger fra glycolysereaktioner og forekommer ved glukoneogenese ved hjælp af andre enzymer.

1. Dannelse af phosphoenolpyruvat fra pyruvat (omgå pyruvatkinasereaktionen).

Reaktionen katalyseres af to enzymer: pyruvatcarboxylase og phosphoenolpyruvatcarboxykinase.

Den første reaktion finder sted i mitokondrier. Enzym-pyruvatcarboxylase er biotinafhængig (carboxyleringsreaktioner i celler finder sted med deltagelse af H-vitamin):

Pyruvat + CO₂ + ATP + H₂Om pyruvatcarboxylase oxaloacetat (SCHUK) + ADP + H₃RO₄

Reaktionen fortsætter under anvendelse af ATP.

Derefter kommer det andet eget enzym af gluconeogenese, phosphoenolpyruvatcarboxykinase, ind i reaktionen, at reaktionen fortsætter i cytosolen:

SchUK + GTP phosphoenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpyruvat + WITH₂ + GDF

I denne reaktion skyldes dannelsen af ​​den mactoergiske binding af phosphoenolpyruvat på grund af energien af ​​GTP, mens decarboxylering af oxaloacetat forekommer.

Dette efterfølges af glycolysereaktioner i modsat retning til stadiet af fructose-1,6-diphosphatdannelse.

1. Fructose-1,6-diphosphathydrolyse (omgå fosfofructokinase-reaktionen).

Fructose-1,6-diphosphat + H₂Om Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-phosphat + N₃RO₄

1. Hydrolyse af fructose-6-phosphat (omgåelse af hexokinase-reaktionen)

Enzym-phosphatase glucose-6-phosphat-phosphohexoisomerase.

Glucose-6-phosphat + N₂Om glucose-6-phosphatase Glucose + N₃RO₄

Fri glukose, som dannes under denne reaktion, kommer fra leveren ind i blodbanen og anvendes af vævene.

Energibalancen af ​​gluconeogenese fra pyruvat: 6 mol ATP forbruges til syntese af 1 mol glucose og 2 mol pyruvat.

vigtigt gluconeogenese fra glycerin og aminosyrer.

Under fastning, når fedtsyrer er stærkt forbrugt som energikilder, fremstilles glycerin i store mængder, som aktiveres af ATP under indflydelse af glycerokinase, omdannes til a-glycerophosphat og derefter oxideres med glycerophosphat dehydrogenase til phosphodioxyaceton-glycolysesubstrat.

Endvidere anvendes phosphodioxyaceton i syntese af glucose, dvs. i glukoneogenese.

Gluconeogenese fra lactat.

Lactat dannet under aerob glykolyse omdannes til pyruvat i leveren, og lactat dannet i de intensivt arbejdende muskler kommer ind i blodet og derefter ind i leveren og omdannes til pyruvat af LDH, som indgår i gluconeogenese, og den resulterende glucose kommer ind i blodet og absorberes af skelettet muskler - denne sekvens kaldes Corey cyklus eller glucose-lactat cyklus.

For hvert molekyle lactat under gluconeogenese forbruges tre ATP molekyler (mere præcist to ATP og en GTP); Da dannelsen af ​​glucose kræver 2 molekyler lactat, beskrives den samlede proces af gluconeogenese fra lactat som følger:

2 lactat + 6 ATP + 6 N₂Om → glukose + 6 ADP + 6 N₃RO₄.

Den resulterende glukose kan genindtræde musklerne og der omdannes til mælkesyre.

Glukose + 2 ADP + 2 N₃RO₄ → 2 lactat + 2 ATP + 2 N₂O.

Som et resultat af virkningen af ​​Corey-cyklusen (glucose-lactatcyklus) producerer arbejdsmuskler 2 ATP ved at forbruge 6 ATP i leveren.

SYNTHESE AF GLUCOSE I LIVEREN (GLUCONEOGENESIS)

Gluconeogenese er processen med at syntetisere glukose fra ikke-kulhydratstoffer. Hos pattedyr udføres denne funktion hovedsageligt af leveren, i mindre grad - nyrerne og cellerne i tarmslimhinden. De vigtigste substrat af gluconeogenese er pyruvat, lactat, glycerin, aminosyrer (figur 10).

Gluconeogenese giver kroppens behov for glukose i de tilfælde, hvor kosten indeholder en utilstrækkelig mængde kulhydrater (motion, fasting). Permanent glukoseindtag er specielt nødvendigt for nervesystemet og de røde blodlegemer. Når koncentrationen af ​​glukose i blodet falder under et bestemt kritisk niveau, svækkes hjernens funktion; Ved alvorlig hypoglykæmi opstår der koma og død kan forekomme.

Tilførslen af ​​glykogen i kroppen er tilstrækkelig til at opfylde kravene til glukose mellem måltiderne. Når kulhydrat eller fuld sult, såvel som i forhold til langvarigt fysisk arbejde, holdes koncentrationen af ​​glukose i blodet ved glukoneogenese. Stoffer, der kan omdanne til pyruvat eller enhver anden gluconeogenesemetabolit, kan inddrages i denne proces. Figuren viser punkterne for optagelse af primære substrater i glukoneogenese:

Glucose er nødvendig for fedtvæv som en kilde til glycerol, som er en del af glycerider; det spiller en væsentlig rolle for at opretholde effektive koncentrationer af citronsyrecyklusmetabolitter i mange væv. Selv i forhold, hvor de fleste af kroppens kaloribehov er opfyldt af fedt, er der altid et vist behov for glukose. Derudover er glucose det eneste brændstof til skeletmuskulatur arbejde under anaerobe forhold. Det er en forløber for mælkesukker (lactose) i brystkirtlerne og er aktivt forbruges af fosteret i udviklingsperioden. Mekanismen for gluconeogenese bruges til at fjerne vævsmetabolismeprodukter fra blodet, såsom lactat dannet i muskler og røde blodlegemer, glycerol, som kontinuerligt dannes i fedtvæv

Inkluderingen af ​​forskellige substrater i gluconeogenese afhænger af kroppens fysiologiske tilstand. Lactat er et produkt af anaerob glycolyse i røde blodlegemer og arbejdsmuskler. Glycerin frigives under hydrolyse af fedt i fedtvæv i post-adsorptionsperioden eller under træning. Aminosyrer dannes som et resultat af nedbrydning af muskelproteiner.

Syv glycolysereaktioner er let reversible og anvendes i glukoneogenese. Men de tre kinasereaktioner er irreversible og skal shuntes (figur 12). Således dephosphoryleres fructose-1,6-diphosphat og glucose-6-phosphat med specifikke phosphataser, og pyruvat phosphoryleres til dannelse af phosphoenolpyruvat gennem to mellemliggende trin gennem oxaloacetat. Dannelsen af ​​oxaloacetat katalyseres af pyruvatcarboxylase. Dette enzym indeholder biotin som et coenzym. Oxaloacetat dannes i mitokondrier, transporteres til cytosol og indgår i glukoneogenese. Der skal tages hensyn til, at hver af de irreversible glycolysereaktioner sammen med den tilsvarende irreversible gluconeogenesereaktion udgør en cyklus kaldet substrat:

Der er tre sådanne cyklusser - ifølge tre irreversible reaktioner. Disse cyklusser tjener som anvendelsesmuligheder for reguleringsmekanismer, som følge heraf ændrer strømmen af ​​metabolitter enten langs vejen for glucosedbrydning eller langs dens syntesevej.

Retningen af ​​reaktionerne fra den første substratcyklus reguleres hovedsageligt af koncentrationen af ​​glucose. Under fordøjelsen øges koncentrationen af ​​glukose i blodet. Glucokinaseaktivitet under disse betingelser er maksimal. Som et resultat accelereres den glycolytiske reaktion glucose ® glucose-6-phosphat. Derudover inducerer insulin glucokinasesyntese og fremmer dermed glucosefosforylering. Da leveren glucokinase ikke hæmmes af glucose-6-phosphat (i modsætning til muskelhexokinase), ledes hoveddelen af ​​glucose-6-phosphat langs den glycolytiske vej.

Omdannelsen af ​​glucose-6-phosphat til glucose katalyseres af en anden specifik phosphatase-glucose-6-phosphatase. Det er til stede i lever og nyrer, men er fraværende i muskler og fedtvæv. Tilstedeværelsen af ​​dette enzym gør det muligt for vævet at levere glukose til blodet.

Nedbrydningen af ​​glycogen med dannelsen af ​​glucose-1-phosphat er phosphorylase. Syntesen af ​​glycogen fortsætter langs en helt anden vej gennem dannelsen af ​​uridindiphosphatglucose og katalyseres af glycogensyntase.

Den anden substratcyklus: omdannelsen af ​​fructose-1,6-bisphosphat til fructose-6-phosphat, katalyseres af et specifikt enzym fructose-1,6-bisphosphatase. Dette enzym findes i lever og nyrer, det blev også fundet i striated muskel.

Retningen af ​​reaktionerne fra den anden substratcyklus afhænger af phosphofructokinaseaktiviteten og fructose-1,6-bisphosphatphosphatasen. Virkningen af ​​disse enzymer afhænger af koncentrationen af ​​fructose-2,6-bisphosphat.

Fructose-2,6-bisphosphat dannes ved phosphorylering af fructose-6-phosphat med deltagelse af det bifunktionelle enzym (BIF), som også katalyserer den omvendte reaktion.

Kinaseaktivitet opstår, når det bifunktionelle enzym er i den dephosphorylerede form (BIF-OH). Den dephosphorylerede form af BIF er karakteristisk for absorptionsperioden, når insulin-glucagonindekset er højt.

Med et lavt insulin-glucagonindeks karakteristisk for en længere tidsperiode forekommer BIF-phosphorylering og manifestation af dets phosphataseaktivitet, hvilket resulterer i et fald i mængden af ​​fructose-2,6-bisphosphat, nedsættelse af glycolyse og omskiftning til gluconeogenese.

Kinase- og phosphatase-reaktioner katalyseres af forskellige aktive steder i BIF, men i hver af de to tilstande af enzymet - phosphoryleret og dephosphoryleret - er en af ​​de aktive steder hæmmet.

Dato tilføjet: 2015-09-18; Visninger: 1298; ORDER SKRIVNING ARBEJDE

Gluconeogenese i leveren

Gluconeogenese er syntesen af ​​glucose fra ikke-kulhydratprodukter. Sådanne produkter eller metabolitter er primært mælke- og pyrodruesyre, de såkaldte glykogene aminosyrer og en række andre forbindelser. Med andre ord kan glucoseprecursorer i gluconeogenese være pyruvat eller en hvilken som helst forbindelse, som omdannes til pyruvat under katabolisme eller et af mellemprodukterne fra tricarboxylsyrecyklusen. Hos hvirveldyr er gluconeogenese mest intens i cellerne i lever og nyrer (cortex).

De fleste stadier af gluconeogenese er reversering af glycolysereaktioner. Kun tre glycolysereaktioner (hexokinase, phosphofructokinase og pyruvatkinase) er irreversible; derfor anvendes andre enzymer i processen med gluconeogenese i tre faser. Overvej vejen for glucosesyntese fra pyruvat.

Dannelse af phosphoenolpyruvat fra pyruvat. Syntese af phosphoenolpyruvat udføres i flere trin. Indledningsvist pyruvat under indflydelse af pyruvatcarboxylase og med deltagelse af CO₂ og ATP er carboxyleret (den såkaldte aktive form af CO₂, i dannelsen af ​​hvilken der udover ATP deltager biotin.) med dannelsen af ​​oxaloacetat:

Derefter omdannes oxaloacet som et resultat af dekarboxylering og phosphorylering under indflydelse af enzymet phosphoenolpyruvatcarboxykinase (enzymets navn ved omvendt reaktion) til phosphoenolpyruvat. Donoren af ​​phosphatrest i reaktionen er guanosintrifosfat (GTP):

Senere blev det konstateret, at både cytoplasma og mitochondrie enzymer er involveret i dannelsen af ​​phosphoenolpyruvat.

Det første trin er lokaliseret i mitokondrier (figur 88). Pyruvatcarboxylase, som katalyserer denne reaktion, er et allosterisk mitokondrieenzym. Acetyl-CoA er påkrævet som en allosterisk aktivator af dette enzym. Den mitokondrie membran er impermeabel for det resulterende oxaloacetat. Sidstnævnte er også restaureret i malokondrier i malat:

Reaktionen forløber med deltagelse af mitokondrialt NAD-afhængig malat dehydrogenase. I mitokondrier er forholdet mellem NADH₂/ NAD er relativt stor, og derfor er intramitokondrialt oxaloacetat nemt genoprettet til malat, som let efterlader mitokondrier, der passerer gennem mitokondriamembranen. I cytoplasma er forholdet mellem NADH₂/ OVER er meget lille, og malat oxideres igen til oxaloacetat med deltagelse af cytoplasmatisk NAD-afhængig malat dehydrogenase:

Yderligere omdannelse af oxaloacetat til phosphoenolpyruvat sker i cytoplasmaet i cellen. I fig. 89 viser ovennævnte fremgangsmåde til dannelse af phosphoenolpyruvat fra pyruvat.

Omdannelsen af ​​fructose-1,6-diphosphat til fructose-6-phosphat. Phosphoenolpyruvat dannet ud fra pyruvat omdannes til fructose-1,6-diphosphat som et resultat af en række reversible glycolysereaktioner. Dette efterfølges af phosphofructokinase-reaktionen, som er irreversibel. Gluconeogenese omgår denne endergoniske reaktion. Omdannelsen af ​​fructose-1,6-diphosphat til fructose-6-phosphat katalyseres af specifik phosphatase:

Det skal bemærkes, at fructose-bis-phosphatase inhiberes af AMP og aktiveres af ATP, dvs. disse nukleotider har en virkning på fructose-bis-phosphatase, det modsatte af deres virkning på phosphofructokinase (se s. 329). Når koncentrationen af ​​AMP er lav, og koncentrationen af ​​ATP er høj, stimuleres gluconeogenese. I modsætning hertil, når ATP / AMP forholdet er lavt, forekommer glucosesplitning i cellen.

Dannelsen af ​​glucose fra glucose-6-phosphat. I det efterfølgende reversible stadium af glucosebiosyntese omdannes fructose-6-phosphat til glucose-6-phosphat. Sidstnævnte kan dephosphoryleres (dvs. reaktionen omgår hexokinase-reaktionen) under indflydelse af enzymet glucose-6-phosphatase:

I fig. 89 præsenterer "bypass" reaktioner i biosyntese af glucose fra pyruvat og lactat. Det er interessant at bemærke, at der er et nært forhold mellem glycolyse, som er intenst forekommende i muskelvævet under dets aktive aktivitet og glukoneogenese, der især er karakteristisk for leverenvæv. Med maksimal muskelaktivitet som følge af forøget glycolyse diffunderer et overskud af mælkesyre i blodet. En væsentlig del af det overskydende lactat i leveren omdannes til glucose (glukoneogenese). Den dannede glucose kan derefter anvendes som et energisubstrat, der er nødvendigt for muskelvævets aktivitet. Forholdet mellem glycolyseprocesser i muskelvæv og gluconeogenese i leveren er vist i diagrammet.

Aerob metabolisme af pyruvat

Celler, der er dårligt forsynet med ilt, kan helt eller delvis eksistere på grund af glykolysens energi. Imidlertid modtager de fleste væv energi primært på grund af aerobe processer (for eksempel oxidation af pyruvat). Under glykolyse genoprettes pyruvinsyre og omdannes til mælkesyre - slutproduktet af anaerob metabolisme; i tilfælde af aerob transformation gennemgår pyruvsyre oxidativ decarboxylering til dannelse af acetyl-CoA, som derefter kan oxideres til vand og CO₂.

Oxidation af pyruvat til acetyl-CoA (oxidativ dekarboxylering af pyruvsyre)

Oxidationen af ​​pyruvat til acetyl CoA, katalyseret af pyruvat-dehydrogenasesystemet, fortsætter i flere trin (figur 90). Tre enzymer (pyruvatdehydrogenase, lipoatacetyltransferase, lipoamiddehydrogenase) og fem coenzymer (NAD, FAD, thiamin diphosphat, amid af liposyre og coenzym A) deltager i det. I alt kan reaktionen skrives som følger:

Pyruvat + NAD + HS-KoA-> Acetyl-CoA + NADH₂ + CO₂

Reaktionen ledsages af et signifikant fald i standard fri energi og er praktisk talt irreversibel.

Det første trin i den oxidative dekarboxylering af pyruvat katalyseres af enzymet pyruvat dehydrogenase (E₁); Cozymet i denne reaktion er TDF. Splits off₂, og hydroxyethylderivat TDF er dannet ud fra pyruvat:

I den anden fase af fremgangsmåden er hydroxyethylgruppen af ​​kompleks E₁ - THP-CHOH-CH₃ overføres til liposyre amidet, som igen er forbundet med enzymet lipoatacetyltransferase (E₂). Acetyl er forbundet med den reducerede form af liposyreamidet, og TDF-E frigives.₁.

Acetyl-lipoat (koblet til enzymkomplekset) interagerer derefter med coenzym A (tredje fase). Reaktionen katalyseres af enzymet lipoat-acetyltransferase (E₂). Acetyl CoA dannes, som er adskilt fra enzymkomplekset:

I det fjerde trin forekommer oxidationen af ​​den reducerede liposyre til dens disulfidform. Reaktionen katalyseres af enzymet lipoamid dehydrogenase (E₃), som indeholder coenzym FAD, der er i stand til at reducere:

Endelig, i femte etape, E₃-FADH₂ oxideret af NAD. Som et resultat af reaktionen regenereres den oxiderede form E.₃-FAD og NADH er dannet₂:

Acetyl-CoA dannet under processen med oxidativ decarboxylering undergår yderligere oxidation med dannelsen af ​​CO i enden₂ og H₂A. Med andre ord forekommer den fuldstændige oxidation af acetyl CoA i tricarboxylsyrecyklussen eller Krebs-cyklen. Denne proces, såvel som den oxidative dekarboxylering af pyruvat, forekommer i mitokondrier af celler.

Glyoxylatcyklus

I højere planter og mikroorganismer i processen med gluconeogenese spiller glyoxylatcyklussen en vigtig rolle. På grund af denne cyklus er højere planter og mikroorganismer i stand til at omdanne bicarbon metabolitter og dermed acetyl-CoA til kulhydrater. I dyreceller er der ikke to centrale enzymer i glyoxylatcyklussen: isocitrat lyase og malatesyntase, og derfor kan denne cyklus ikke udføres i dem.

Den generelle skema af glyoxylatcyklussen kan repræsenteres som følger:

glukoneogenese

Gluconeogenese er syntesen af ​​glucose fra stoffer med en ikke-kulhydrat natur, der hovedsagelig forekommer i leveren og mindre intensivt i det kortikale stof af nyrerne og tarmslimhinden.

Glukoneogenesens funktion er at opretholde blodglukoseniveauer under længerevarende fastende og intens fysisk anstrengelse. Permanent glukoseindtag som energikilde er specielt nødvendigt for nervevæv og røde blodlegemer.

Gluconeogenesesubstrater - PVC, mælkesyre, glycerin, aminosyrer. Deres inklusion i gluconeogenese afhænger af organismens fysiologiske tilstand.

De fleste reaktioner af gluconeogenese er omvendt glykolyse. De katalyseres af de samme enzymer som de tilsvarende glycolysereaktioner.

Tre glycolysereaktioner (hexokinase (1), phosphofructokinase (3), pyruvat (10)) er irreversible, og under glukoneogenese virker andre enzymer på disse trin.

Syntese af glucose fra PVC.

Det første trin er dannelsen af ​​phosphoenolpyruvat fra PVC.

a) carboxylering af PVA under indflydelse af pyruvatcarboxylase med dannelsen af ​​oxaloacetat i mitokondrier:

Pyruvatcarboxylase er et mitochondrialt enzym, hvis allosteriske aktivator er acetyl-KoA. For oxaloacetat er mitokondriamembranen uigennemtrængelig, hvorfor oxaloacetat i mitokondrier bliver til malat med deltagelse af mitokondrialt NAD-afhængig malat dehydrogenase:

Malat forlader mitokondrier gennem mitokondriamembranen i cytosolen, hvor der under oxidation af cytoplasmatisk NAD-afhængig malat dehydrogenase oxoxideres til oxaloacetat:

b) dekarboxylering og phosphorylering af oxaloacetat finder sted i cytosolen i cellen med dannelsen af ​​phosphoenolpyruvat; enzym - phosphoenolpyruvatcarboxykinase:

Trin 2 - omdannelsen af ​​fructose-1,6-bisphosphat til fructose-6-phosphat.

Som et resultat af reversible glycolysereaktioner omdannes phosphoenolpyruvat til fructose-1,6-phosphat. Dette efterfølges af den irreversible phospholystokinase glycolysereaktion. Gluconeogenese omgår denne reaktion:

Det tredje trin er dannelsen af ​​glucose fra fructose-6-phosphat.

Fructose-6-phosphat omdannes til glucose-6-phosphat, som dephosphoryleres (reaktionen går rundt hexokinase) under påvirkning af glucose-6-phosphatase:

194.48.155.245 © studopedia.ru er ikke forfatteren af ​​de materialer, der er indsendt. Men giver mulighed for fri brug. Er der en ophavsretskrænkelse? Skriv til os | Kontakt os.

Deaktiver adBlock!
og opdater siden (F5)
meget nødvendigt