GLUCONEOGENESIS

Gluconeogenesis ir glikozes sintēze no produktiem, kas nav ogļhidrāti. Šādi produkti vai metabolīti galvenokārt ir pienskābe un piruvīnskābe, tā sauktās glikogēnās aminoskābes, glicerīns un vairāki citi savienojumi. Citiem vārdiem sakot, glikozeģenēzes glikozes prekursori var būt piruvāts vai jebkurš savienojums, kas tiek pārveidots piruvātu katabolisma laikā vai viens no trikarboksilskābes cikla starpproduktiem.

Mugurkaulniekiem glikoneogenesis ir visintensīvākais aknu un nieru šūnās (kortikālā vielā).

Lielākā daļa glikoneogenesis posmu ir reversās glikolīzes reakcija. Tikai 3 glikolīzes reakcijas (heksokināze, fosfo-frukokināze un piruvāta kināze) ir neatgriezeniskas, tāpēc glikoneogenesis procesā 3 posmos tiek izmantoti citi fermenti. Apsveriet glikozes sintēzes ceļu no piruvāta.

Fosfoenolpiruvāta veidošanās no piruvāta. Fosfenolpiruvāta sintēze tiek veikta vairākos posmos. Sākotnēji piruvāts piruvāta karboksilāzes ietekmē un CO₂ un ATP ir karboksilēts, veidojot oksaloacetātu:

Pēc tam dekarboksilēšanas un fosforilācijas rezultātā, ko ietekmē fosfololpiruvāta karboksilāzes enzīms, oksaloacetāts tiek pārvērsts par fosoenolpiruvātu. Fosfāta atlikuma donors reakcijā ir guanozīna trifosfāts (GTP):

Ir konstatēts, ka fosfololpiruvāta veidošanā ir iesaistīti citozols un mitohondriji.

Sintēzes pirmais posms notiek mitohondrijās (10.6. Att.). Piruvāta karboksilāze, kas katalizē šo reakciju, ir allosterisks mitohondriju enzīms. Acetil-CoA ir nepieciešams kā šī enzīma allosteriskais aktivators. Mitohondriju membrāna ir necaurlaidīga iegūtam oksaloacetātam. Pēdējais šeit ir, mitohondrijās, atjaunots līdz malātam:

Reakcija turpinās, iesaistot mitohondriju NAD atkarīgo malātu dehidrogenāzi. Mitohondrijās NADH / NAD + attiecība ir salīdzinoši augsta, un tādēļ intramitohondriālā oksaloacetāts ir viegli atjaunojams līdz malātam, kas mitohondriju viegli atstāj caur mitohondriju membrānu. Cytosolā NADH / NAD + attiecība ir ļoti zema, un malāts atkal oksidējas, piedaloties citoplazmas NAD atkarīgai malāta dehidrogenāzei:

Oksaloacetāta turpmāka pārvēršana fosfololpiruvātā notiek šūnas citozolā.

Fruktozes-1,6-bisfosfāta transformācija uz fruktozi-6-fosfātu. Pēc vairāku atgriezenisku glikolīzes reakciju rezultātā fosfor-enolpiruvāts, kas veidojas no piruvāta, pārvēršas par fruktozi-1,6-bisfosfātu. Tam seko fosfofruktokināzes reakcija, kas ir neatgriezeniska. Glikonogēze apiet šo endergonisko reakciju. Fruktozes-1,6-bis-fosfāta konversija uz fruktozi-6-fosfātu tiek katalizēta ar īpašu fosfatāzes palīdzību:

Att. 10.6. Fosfoenola-piruvāta veidošanās no piruvāta. 1 - piruvāta karboksilāze; 2 - malāta dehidrogenāze (mitohondrijs); 3-malāta dehidrogenāze (citoplazma); 4 - fosfololpiruvāta karboksīna kināze.

Att. 10.7. Glikolīze un glikoneogēze. Sarkanās bultiņas norāda glikoneogenesis “apvedceļu” ceļus glikozes biosintēzes procesā no piruvāta un laktāta; skaitļi aprindās norāda atbilstošo glikolīzes stadiju.

Glikozes veidošanās no glikozes-6-fosfāta. Turpmākajā atgriezeniskajā glikozes biosintēzes stadijā fruktozes-6-fosfāts tiek pārvērsts par glikozes-6-fosfātu. Pēdējo var defosforilēt (t.i., reakcija apiet heksokināzes reakciju) glikozes-6-fosfatāzes enzīma ietekmē:

Att. 10.7. Attēlo glikoneogenesis “apvedceļa” reakcijas glikozes biosintēzē no piruvāta un laktāta.

Glikoneogenezes regulēšana. Nozīmīgs aspekts glikoneogēzes regulēšanā ir reakcija, ko katalizē piruvāta karboksilāze. Šī enzīma pozitīvā allosteriskā modulatora lomu veic ar acetil-CoA. Gadījumā, ja nav acetil CoA, fermentam gandrīz pilnībā nav aktivitātes. Kad šūnā akumulējas mitohondriju acetil-CoA, palielinās glikozes biosintēze no piruvāta. Ir zināms, ka acetil-CoA vienlaikus ir piruvāta dehidrogenāzes kompleksa negatīvais modulators (skatīt tālāk). Līdz ar to acetil CoA uzkrāšanās palēnina piruvāta oksidatīvo dekarboksilāciju, kas arī veicina to pārveidošanu par glikozi.

Vēl viens svarīgs aspekts glikoneogēzes regulēšanā ir reakcija, ko katalizē fruktozes-1,6-bisfosfatāze, fermentu, ko inhibē AMP. AMP ir pretējs efekts uz fosfofruktokināzi, proti, šim enzīmam tas ir allosterisks aktivators. Zemās AMP koncentrācijās un augstā ATP koncentrācijā tiek stimulēta glikoneogeneze. Gluži pretēji, ja ATP / AMP attiecība ir neliela, šūnā novēro glikozes sadalīšanu.

1980. gadā Beļģijas pētnieku grupa (G. Hers uc) atklāja fruktozi-2,6-bisfosfātu aknu audos, kas ir spēcīgs divu uzskaitīto fermentu darbības regulators:

Fruktozes 2,6-bisfosfāts aktivizē fosfofruktokināzi un inhibē fruktozi-1,6-bisfosfatāzi. Fruktozes-2,6-bis-fosfāta līmeņa paaugstināšanās šūnā veicina glikolīzes palielināšanos un glikoneogenesis ātruma samazināšanos. Samazinot fruktozes-2,6-bisfosfāta koncentrāciju, ir taisnība.

Ir konstatēts, ka fruktozes-2,6-bisfosfāta biosintēze nāk no fruktozes-6-fosfāta, piedaloties ATP, un tā sadalās fruktozes-6-fosfātā un neorganiskā fosfātā. Fruktozes-2,6-bis-fosfāta biosintēzi un sadalīšanos katalizē tas pats enzīms, t.i. Šis enzīms ir bifunkcionāls, tam ir gan fosfokināzes, gan fosfatāzes aktivitāte:

Ir arī pierādīts, ka bifunkcionālais enzīms savukārt tiek regulēts ar cAMP atkarīgu fosforilāciju. Fosforilācija izraisa fosfatāzes aktivitātes palielināšanos un bifunkcionālā enzīma fosfo-kināzes aktivitātes samazināšanos. Šis mehānisms izskaidro hormonu, īpaši glikagona, ātro ietekmi uz 2,6-bifosfāta fruktozes līmeni šūnā (skatīt 16. nodaļu).

Bifunkcionālā enzīma aktivitāti regulē arī daži metabolīti, no kuriem vislielākā nozīme ir glikolol-3-fosfātam. Glicerīna-3-fosfāta ietekme uz fermentu tās virzienā ir līdzīga ietekmei, kas novērota, kad fosforilējas ar cAMP atkarīgām proteīnu kināzēm.

Pašlaik fruktozes-2,6-bisfosfāts, papildus aknām, atrodams arī citos dzīvnieku orgānos un audos, kā arī augos un mikroorganismos.

Ir pierādīts, ka glikoneogenēzi var regulēt arī netieši, t.i. mainoties fermenta aktivitātei, kas nav tieši iesaistīta glikozes sintēzē. Līdz ar to tika konstatēts, ka glikolīzes piruvatkināze pastāv 2 veidos - L un M. Form L (no angļu valodas. Aknas - aknas) dominē audos, kas spēj glikoneogēzi. Šo formu kavē ATP un dažu aminoskābju, jo īpaši al-Nin, pārpalikums. M-forma (no angļu valodas. Muskuļu - muskuļu) nav pakļauta šādam regulējumam. Ja šūnai ir pietiekama energoapgāde, piruvāta kināzes L-forma tiek inhibēta. Inhibīcijas rezultātā glikolīze tiek palēnināta, un tiek radīti apstākļi, kas veicina glikoneogegenesi.

Visbeidzot, ir interesanti atzīmēt, ka pastāv cieša saikne starp glikolīzi, kas intensīvi notiek muskuļu audos aktīvās aktivitātes laikā, un glikoģenēzi, īpaši raksturīgo aknu audiem. Paaugstinātas glikolīzes rezultātā palielinoties muskuļu aktivitātei, asinīs izkliedējas pārmērīgs pienskābes daudzums, un nozīmīga tā daļa tiek pārvērsta glikozē (glikoneogenēze) aknās. Šādu glikozi pēc tam var izmantot kā enerģijas substrātu, kas nepieciešams muskuļu audu darbībai. Saistība starp glikolīzes procesiem muskuļu audos un glikoneogenēzi aknās var tikt attēlota kā shēma:

Glikonogēze aknās

Glikozes veidošanās no laktāta. Laktāts, kas veidojas intensīvi strādājošos muskuļos vai šūnās ar dominējošo glikozes katabolisma anaerobo metodi, nonāk asinīs un pēc tam aknās. Aknās NADH / NAD + attiecība ir zemāka nekā līgumslēdzēja muskuļos, tāpēc laktāta dehidrogenāzes reakcija notiek pretējā virzienā, t.i. lai veidotu piruvātu no laktāta. Pēc tam piruvāts ir iesaistīts glikoneogēnē, un iegūtais glikoze iekļūst asinīs un absorbējas skeleta muskuļos. Šo notikumu secību sauc par "glikozes-laktāta cikls "vai" Corey cikls "".

Corey cikls veic divas būtiskas funkcijas: 1 - nodrošina laktāta izmantošanu; 2 - novērš laktāta uzkrāšanos un līdz ar to bīstamu pH samazinājumu (laktātacidoze). Daļa piruvāta, kas veidojas no laktāta, aknās oksidējas uz CO₂ un H₂A. Oksidācijas enerģiju var izmantot, lai sintezētu ATP, kas ir nepieciešama glikoneogēzes reakcijām.

Glikozes veidošanās no aminoskābēm. Aminoskābes, kas katabolizējoties pārvēršas piruvātu vai citrāta cikla metabolītu, var uzskatīt par glikozes un glikogēna potenciālajiem prekursoriem, un tās sauc par glikogēnām. Piemēram, oksa-loacetāts, kas veidojas no aspartīnskābes, ir gan citrāta cikla, gan glikoneogēnēzes starpprodukts. No visām aminoskābēm, kas nonāk aknās, aptuveni 30% ir alanīns. Tas ir tāpēc, ka muskuļu olbaltumvielu sadalījums rada aminoskābes, no kurām daudzas uzreiz pārvērš piruvātu vai vispirms oksaloacetātu un pēc tam uz piruvātu. Pēdējais tiek pārvērsts par alanīnu, iegūstot amīnu grupu no citām aminoskābēm. Alanīns no muskuļiem tiek transportēts ar asinīm uz aknām, kur tas atkal tiek pārveidots par piruvātu, kas daļēji oksidējas un daļēji iekļauts glikozes neogenēzē. Tādēļ ir šāds notikumu secība (glikozes-alanīna cikls): glikoze muskuļos → piruvāts muskuļos → alanīns muskuļos → alanīns aknās → glikoze aknās → glikoze muskuļos. Viss cikls nepalielina glikozes daudzumu muskuļos, bet atrisina problēmas, kas saistītas ar amino slāpekļa transportēšanu no muskuļiem uz aknām un novērš pienskābes acidozi.

Glikozes veidošanās no glicerīna. Glicerīnu veido triacilglicerīnu hidrolīze, galvenokārt taukaudos. To var izmantot tikai tie audi, kuriem ir glicerīna kināzes enzīms, piemēram, aknas, nieres. Šis ATP atkarīgais enzīms katalizē glicerīna pārvēršanu par α-glicerofosfātu (glicerīna-3-fosfātu). Kad glicerogēnēze iekļauj glicerīna-3-fosfātu, tā dehidrogenē ar NAD atkarīgu dehidrogenāzi, veidojot dihidroksiacetonfosfātu, kas tālāk tiek pārveidots par glikozi.

35.35 Ideja par glikozes transformāciju pentozes fosfāta ceļu. Oksidatīvās reakcijas (līdz ribulozes-5-fosfāta stadijai). Šī ceļa sadalījums un kopējie rezultāti (pentozes, NADPH un enerģijas veidošanās)

Pentozes fosfāta ceļš, to sauc arī par heksomonofosfāta šuntu, kas kalpo kā alternatīva glikozes-6-fosfāta oksidācijas rezultātā. Pentozes fosfāta ceļš sastāv no divām fāzēm (daļām) - oksidējošām un neoksidējošām.

Oksidatīvajā fāzē glikozes-6-fosfāts oksidējas neatgriezeniski pentozes-ribulozes-5-fosfātā, un samazinās NADPH. Neoksidējošā fāzē ribulozes-5-fosfāts ir atgriezeniski pārveidots par ribozes-5-fosfāta un glikolīzes metabolītiem. Pentozes fosfāta ceļš nodrošina šūnām ar ribozi, lai sintezētu purīnu un pirimidīna nukleotīdus un hidrogenē koenzīmu NADPH, ko izmanto reģeneratīvajos procesos. Pentozes fosfāta ceļa vienādojumu izsaka šādi:

3 Glikoze-6-fosfāts + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 fruktozes-6-fosfāts + gliceraldehīda-3-fosfāts.

Pentozes fosfāta ceļa fermenti, kā arī glikolīzes fermenti ir lokalizēti citozolā. Aktīvākais pentozes fosfāta ceļš notiek taukaudos, aknās, virsnieru garozā, eritrocītos, piena dziedzeru laktācijas laikā, sēkliniekos.

Pentozes fosfāta ceļa oksidatīvajā daļāglikozes-6-fosfāts tiek pakļauts oksidatīvai dekarboksilācijai, kā rezultātā veidojas pentozes. Šis solis ietver 2 dehidrogenēšanas reakcijas.

Pirmo dehidrogenēšanas reakciju - glikozes-6-fosfāta konversiju uz glikonolaktonu-6-fosfātu - katalizē NADP + atkarīgā glikozes-6-fosfāta dehidrogenāze, un to pavada aldehīda grupas oksidācija pie pirmā oglekļa atoma un viena reducēta koenzīma NADPH molekula. Pēc tam glikonolaktona-6-fosfāts tiek ātri pārvērsts par 6-fosfoglukonātu, piedaloties glikonolaktona hidratāzes enzīmam. 6-fosfoglukonāta dehidrogenāzes enzīms katalizē oksidējošās daļas otro dehidrogenēšanas reakciju, kuras laikā notiek arī dekarboksilācija. Šajā gadījumā oglekļa ķēdi saīsina ar vienu oglekļa atomu, ribulozes-5-fosfātu un otro hidrogenēto NADPH molekulu. Atjaunotais NADPH inhibē pentozes fosfāta ceļa - glikozes-6-fosfāta dehidrogenāzes - oksidācijas posma pirmo fermentu. NADPH pārvēršana par NADP + oksidēto stāvokli noved pie vājāka fermenta inhibīcijas. Palielinās atbilstošās reakcijas ātrums un veidojas lielāks NADPH daudzums.

Oksidācijas posma kopējais vienādojums pentozes fosfātsceļus var attēlot kā:

Oksidācijas reakcijas ir galvenais NADPH avots šūnās. Hidrogenētie koenzīmi piegādā ūdeņradi ar biosintētiskiem procesiem, redoksreakcijas, kas ietver šūnu aizsardzību pret reaktīvām skābekļa sugām.

Pentozes veidošanās oksidācijas stadija un neoksidējošā stadija (pentozes atgriešanās ceļš uz heksozēm) kopā veido ciklisku procesu. Šādu procesu var raksturot ar vispārīgo vienādojumu:

Tas nozīmē, ka 6 glikozes-5-fosfāta (pentozes) un 6 CO molekulas veido 6 glikozes molekulas.₂. Neoksidatīvās fāzes fermenti pārveido 6 ribulozes-5-fosfāta molekulas 5 glikozes (heksozes) molekulās. Kad šīs reakcijas tiek veiktas pēc kārtas, vienīgais noderīgais produkts ir NADPH, kas veidojas pentozes fosfāta ceļa oksidatīvajā fāzē. Šo procesu sauc pentozes fosfāta cikls. Pentozes fosfāta cikla plūsma ļauj šūnām ražot NADPH, kas ir nepieciešama tauku sintēzei, nesavācot pentozes.

Glikozes sadalīšanās laikā izdalītā enerģija tiek pārveidota par augstu enerģētisko ūdeņraža donora - NADPH - enerģiju. Hidrogenētais NADPH kalpo kā ūdeņraža avots reduktīvajām sintēzēm, un NADPH enerģija tiek pārveidota un uzglabāta jaunās sintezētās vielās, piemēram, taukskābēs, kas izdalās katabolisma laikā un ko izmanto šūnas.

Gluconeogenesis

Saturs

Gluconeogenesis ir glikozes molekulu nieru (apmēram 10%) veidošanās process citās organisko savienojumu molekulās - enerģijas avotos, piemēram, brīvajās aminoskābēs, pienskābē, glicerīnā. Brīvo zīdītāju taukskābes neizmanto glikoneogēniskai lietošanai.

Glikoneoģenēzes posmi atkārto glikolīzes posmus pretējā virzienā, un tos katalizē tie paši fermenti, izņemot 4 reakcijas:

• Piruvāta konversija uz oksaloacetātu (piruvāta karboksilāzes enzīmu)
• Oksaloacetāta transformācija fosfololpiruvātā (fosfololpiruvāta karboksikināzes enzīms)
• Fruktozes-1,6-difosfāta konversija uz fruktozi-6-fosfātu (fruktozes-1,6-difosfatāzes enzīmu)
• Glikozes-6-fosfāta pārveidošanās par glikozi (glikozes-6-fosfatāzes enzīmu)

Kopējais glikoneoģenēzes vienādojums: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Loma ķermenī Rediģēt

Kad badošanās cilvēka organismā tiek aktīvi izmantota barības vielu rezerve (glikogēns, taukskābes). Tie ir sadalīti pēc aminoskābēm, keto skābēm un citiem bez ogļhidrātu savienojumiem. Lielākā daļa šo savienojumu netiek izvadīti no organisma, bet tiek pārstrādāti. Vielas tiek transportētas ar asinīm uz aknām no citiem audiem, un tās tiek izmantotas glikoneogēnē glikozes sintēzei - galvenais ķermeņa enerģijas avots. Tādējādi, kad ķermenis ir izsmelts, glikoneogenesis ir galvenais enerģijas substrātu piegādātājs.

Alkohola ietekme uz glikoneogēzi Rediģēt

Ir jāņem vērā vēl viens aspekts, kas jāatceras, apsverot glikoneogēzi no cilvēka bioloģijas un medicīnas viedokļa. Liela alkohola daudzuma patēriņš dramatiski kavē glikoneoģenēzi aknās, kā rezultātā samazinās glikozes līmenis asinīs. Šo stāvokli sauc par hipoglikēmiju. Šī alkohola ietekme īpaši smagi ietekmē pēc smagas fiziskas slodzes vai tukšā dūšā. Ja persona pēc garas un smaga fiziska darba dzer alkoholu, glikozes līmenis asinīs var samazināties līdz 40 vai pat 30% no normas. Hipoglikēmija nelabvēlīgi ietekmē smadzeņu darbību. Tas ir īpaši bīstami tām vietām, kas kontrolē ķermeņa temperatūru, lai, piemēram, hipoglikēmijas ietekmē ķermeņa temperatūra var samazināties par 2 ° C vai vairāk (mērot taisnajā zarnā). Ja cilvēkam tiek piešķirts šāds stāvoklis, lai dzert glikozes šķīdumu, tad normālā ķermeņa temperatūra ātri atjaunosies. Vecā tradīcija, kas noteica izsalkušu vai izsmelto cilvēku viskija vai brendija piešķiršanu tiem, kuri tika glābti jūrā vai tuksnesī, ir fizioloģiski nepamatots un pat bīstams; šādos gadījumos jāsniedz glikoze.

Gluconeogenesis, muskuļu izšķērdēšana un slikta brūču dzīšana Edit

Glukagons sāk stimulēt glikoneogēzi pēc aptuveni 6 stundām pēc badošanās, bet intensīva glikoneogenesis stimulācija notiek pēc 32 stundu tukšā dūša, kad tiek aktivizēts kortizola hormons. Piezīme: kortizola glikokortikosteroīdu hormons ir katabolisks steroīds. Tas aktivizē muskuļu olbaltumvielu un citu audu sadalīšanos aminoskābēs, kas darbojas kā glikozes prekursori glikoneogenesē. Muskuļu atrofija ir nepieciešams pasākums, kas nepieciešams, lai smadzenēm nodrošinātu glikozi. Tādēļ pacientiem, kas atgūstas no operācijas vai plašas traumas, nepieciešams nodrošināt papildu pārtiku (piemēram, ilgstoša saspiešanas sindroms vai smagi apdegumi). Ja pacients nesaņem pietiekamu daudzumu pārtikas, viņa ķermenī dominē kataboliskie procesi un rodas muskuļu un audu izsīkums. Lai brūces varētu dziedēt, ir nepieciešams stiprināt anaboliskos procesus, kuriem nepieciešama papildu pārtika.

Glikolīze un glikoneogēze papildina viens otru

Tā kā glikozes sintēze un oksidācija ir ārkārtīgi svarīga šūnas (glikolīzes) un visa organisma (glikoneogēzes) pastāvēšanai, šo procesu regulēšana atbilst orgānu un audu prasībām dažādos eksistences apstākļos.

Tā kā glikozes oksidēšanās ir glikolītiska

• ir veids, kā iegūt enerģiju aerobos un anaerobos apstākļos, tas pastāvīgi notiek visās šūnās un, protams, ir jāaktivizē, kad šūna darbosies efektīvāk, piemēram, miocītu kontrakcija, neitrofilu kustība;
• Ja glicerīnu un acetil-ScoA izmanto, lai sintezētu taukus hepatocītos un adipocītos, šo oksidāciju šajās šūnās aktivizē ar glikozes pārpalikumu.

Gluconeogenesis, jo glikozes veidošanās aknās ir no ogļhidrātu avotiem, ir nepieciešams:

• hipoglikēmijas laikā muskuļu slodzes laikā - glikozes sintēze no pienskābes, kas nāk no darba muskuļiem, un no glicerīna, kas veidojas tauku mobilizācijas laikā;
• ar hipoglikēmiju ar īsu badošanos (līdz 24 stundām) - sintēzi galvenokārt no pienskābes, nepārtraukti iekļūstot aknās no eritrocītiem,
• ar hipoglikēmiju ilgstošas ​​badošanās laikā - galvenokārt sintēze no aminoskābēm, kas veidojas olbaltumvielu katabolisma laikā, kā arī no pienskābes un glicerīna.

Tādējādi glikoneogenesis, kas notiek aknās, nodrošina visas citas šūnas un orgānus (sarkanās asins šūnas, nervu audus, muskuļus uc) ar glikozi, kurā darbojas procesi, kuriem nepieciešama glikoze. Glikozes ievadīšana šajās šūnās ir nepieciešama arī, lai saglabātu oksalacetāta koncentrāciju un nodrošinātu sadegšanu acetils-SKOA, kas iegūts no taukskābēm vai ketona struktūrām, TCA.

Kopumā var izšķirt divus glikolīzes un glikoneogēzes regulēšanas veidus: hormonu ar hormonu un metabolisma līdzdalību, t.i. izmantojot glikozes metabolisma starpproduktus vai galaproduktus.

Ir trīs galvenās jomas, kurās šie procesi tiek regulēti:

• pirmā glikolīzes reakcija,
• trešā glikolīzes reakcija un atgriezeniska viņai,
• desmitā glikolīzes reakcija un atgriezeniska.

Glikoneogenezes regulēšana

Glikoneoģenēzes hormonālo aktivāciju veic glikokortikoīdi, kas palielina piruvāta karboksilāzes, fosfenolpiruvāta karboksikināzes, fruktozes-1,6-difosfatāzes sintēzi. Glikagons stimulē tos pašus fermentus ar adenilāta ciklāzes mehānismu, fosforilējot.

Enerģija glikoneogenesis rodas no taukskābju β-oksidēšanās. Šī oksidēšanās, acetil-SCAA, galaprodukts, allosteriski stimulē pirmā glikoneogēnēzes fermenta, piruvāta karboksilāzes, aktivitāti. Turklāt ar ATP piedalīšanos tiek stimulēta fruktozes-1,6-difosfatāze.

Hormonālie un vielmaiņas faktori, kas regulē glikolīzi un glikoneogēzi

Glikolīzes regulēšana

Hormonālais regulējums

Aknās glikolīzi stimulē insulīns, kas palielina svarīgāko glikolīzes fermentu (heksokināzes, fosfofruktokināzes, piruvāta kināzes) skaitu.

Aknās glikokināzes aktivitāti, izņemot insulīnu, regulē citi hormoni:

• aktivāciju izraisa anona kodoli,
• to darbība nomāc glikokortikoīdus un estrogēnus.

Citos audos heksokināžu aktivitāte

• vairogdziedzera hormoni,
• glikokortikoīdi un somatotropīns.

Metabolisma regulējums

Nehepātisko šūnu heksokināzi inhibē sava reakcija, glikozes-6-fosfāts.

Fosfofruktokināze:

• aktivizēts ar AMP un savu substrātu (fruktozi-6-fosfātu),
• inhibēts - ATP, citronskābe, taukskābes.

Piruvāta kināzi aktivizē fruktozes-1,6-difosfāts (tiešā pozitīva regulēšana).

AMP molekulas, kas stimulē glikolīzi, veidojas adenilāta kināzes reakcijā, kas aktivizējas, kad parādās ADP pārpalikums. Īpaši spilgti šāda regulējuma vērtība izpaužas muskuļu darbā:

Gluconeogenesis

Gluconeogenesis ir glikozes molekulu nieru (apmēram 10%) veidošanās process citās organisko savienojumu molekulās - enerģijas avotos, piemēram, brīvajās aminoskābēs, pienskābē, glicerīnā. Brīvo zīdītāju taukskābes neizmanto glikoneogēniskai lietošanai.

Saturs

Glikoneoģenēzes posmi

Glikoneoģenēzes posmi atkārto glikolīzes posmus pretējā virzienā, un tos katalizē tie paši fermenti, izņemot 4 reakcijas:

1. Piruvāta konversija uz oksaloacetātu (piruvāta karboksilāzes enzīmu)
2. Oksaloacetāta transformācija fosfololpiruvātā (fosfololpiruvāta karboksikināzes enzīms)
3. Fruktozes-1,6-difosfāta konversija uz fruktozi-6-fosfātu (fruktozes-1,6-difosfatāzes enzīmu)
4. Glikozes-6-fosfāta pārveidošanās par glikozi (glikozes-6-fosfatāzes enzīmu)

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

Loma organismā

Kad badošanās cilvēka organismā tiek aktīvi izmantota barības vielu rezerve (glikogēns, taukskābes). Tie ir sadalīti pēc aminoskābēm, keto skābēm un citiem bez ogļhidrātu savienojumiem. Lielākā daļa šo savienojumu netiek izvadīti no organisma, bet tiek pārstrādāti. Vielas tiek transportētas ar asinīm uz aknām no citiem audiem, un tās tiek izmantotas glikoneogēnē glikozes sintēzei - galvenais ķermeņa enerģijas avots. Tādējādi, kad ķermenis ir izsmelts, glikoneogenesis ir galvenais enerģijas substrātu piegādātājs.

Piezīmes

1. Ual Vizuālā bioķīmija. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, p

Saites

• Atrodiet un organizējiet zemsvītras piezīmju veidā saites uz cienījamiem avotiem, kas apstiprina rakstisku.
• Papildiniet rakstu (raksts ir pārāk īss vai satur tikai vārdnīcas definīciju).

Wikimedia Foundation. 2010

Skatiet, kas ir "Gluconeogenesis" citās vārdnīcās:

glikoneogenesis - glikoneogenesis... Ortogrāfiskā vārdnīca-atsauce

GLUCONEOGENESIS - glikozes veidošanās process dzīvnieku organismā (galvenokārt aknās) no olbaltumvielām, taukiem un citām vielām, kas nav ogļhidrāti, piemēram, no glicerīna... Liels enciklopēdisks vārdnīca

GLUCONEOGENESIS - biochem. glikozes veidošanos no ogļhidrātu prekursoriem. Kopīgs centrs, veids G. dzīvajos organismos ir glikozes biosintēze no piruviskā līdz piruvātam. Vispārējais vienādojums G: 2 piruvāta + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Bioloģiskā enciklopēdiskā vārdnīca

glikoneogenesis - skat. (Avots: „Mikrobioloģija: terminu skaidrojums”, N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Mikrobioloģijas vārdnīca

glikoneogenesis - n., sinonīmu skaits: 1 • reakcija (33) ASIS sinonīmu vārdnīca. V.N. Trishin. 2013... Sinonīmu vārdnīca

glikozeģenēze - - glikozes biosintēze, turpinās līdzīgi glikolīzei, bet pretējā virzienā... Īss bioķīmisko terminu glosārijs

Gluconeogenesis - glikozes biosintēze no ne-ogļhidrātu tipa prekursoriem, piemēram, piruvātiem, aminoskābēm, glicerīnam. Biotehnoloģijas tēmas.

Gluconeogenesis ir glikozes veidošanās dzīvnieku organismā (galvenokārt aknās) no olbaltumvielām, taukiem un citām vielām (nevis no ogļhidrātiem), piemēram, no glicerīna. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS, glikozes veidošanās process dzīvnieku organismā...... enciklopēdisks vārdnīca

GLUCONEOGENESIS - (no grieķu. Glykys salds, neos jauns un ģenēze dzimšanas, cilts), monosaharīdu (Ch. Arg. Glikozes) sintēze no ne-ogļhidrātu prekursoriem, kas notiek dzīvās šūnās fermentu darbības rezultātā. G. veikts pretējā virzienā...... Ķīmiskā enciklopēdija

GLUCONEOGENESIS - glikozes veidošanās process dzīvnieku organismā (galvenokārt aknās), piemēram, no olbaltumvielām, taukiem utt. no glicerīna. Mežs: vīrietis un sieviete (iepriekš)... Dabas zinātne. Enciklopēdiska vārdnīca

Gluconeogenesis. Aknu loma ogļhidrātu metabolismā;

ATP izdalīšanās aerobā glikozes sadalīšanā.

ATP veidošanās glikolīzes laikā var notikt divos veidos:

1. Substrāta fosforilēšana, kad ATP sintēze no ADP un H₃Ro₄ tiek izmantota substrāta makroekonomiskās saites enerģija.

2. Oksidatīvā fosforilācija, ko izraisa elektronu un protonu pārneses enerģija CPE (audu elpošanas kompleksi).

Aerobos apstākļos 2 NADH molekulas → elpošanas ķēde ir “saglabātas” un veido 3 · 2 = 6 ATP molekulas. (Elpošanas ķēdei, kas oksidē NADH, ir 3 fosforilācijas punkti - tie ir I, III, IV. Elpošanas ķēdes kompleksi uz vienu molekulu O₂ - 3 molekulas H₃Ro₄. (P / O = 3) ir fosforilācijas koeficients, ņemot vērā 2 ATP molekulas, kas sintezētas fosforilācijas reakcijās uz piruvāta veidošanās stadiju, pirmajā posmā iegūstam 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Ja FAD atkarīgie substrāti ir oksidēti elpošanas ķēdē, tad konjugācijas punkti saglabājas 2: III un IV kompleksi (P / O = 2) uz vienu molekulu O₂ - 2 molekulas H₃Ro₄.

Tādējādi trešajā posmā, pateicoties ūdeņraža donoram un pareizai Krebsa cikla enerģijas funkcijai, mēs saņemam 24 ATP.

Kopumā visos trīs aerobās oksidēšanas posmos 1 mola glikozes iegūstam 38 molus ATP.

Kopējā glikozes sadalīšanās enerģija ir 2880 kJ / mol. Brīvā enerģija augstas enerģijas ATP saitei ir 50 kJ / mol. ATP sintezēšanai glikozes oksidēšanā tiek izmantots 38 50 = 1900 kJ, kas ir 65% no glikozes sadalīšanās kopējās enerģijas. Tas ir maksimālais iespējamais glikozes energoefektivitātes līmenis.

Anaerobās glikolīzes vērtība.

Anaerobais glikolīze, neskatoties uz mazo enerģijas efektu, ir galvenais enerģijas avots skeleta muskuļiem sākotnējā intensīvā darba periodā, t.i. apstākļos, kad skābekļa piegāde ir ierobežota.

Turklāt nobriedušas sarkano asins šūnu enerģija tiek izdalīta glikozes anaerobās oksidācijas dēļ, jo tām nav mitohondriju.

Glikonogēze ir glikozes sintēze no ne-ogļhidrātu vielām.

Galvenie glikoneoģenēzes substrāti:

Laktāts ir anaerobās glikolīzes produkts eritrocītos un darba muskuļos, tas tiek pastāvīgi izmantots glikoneogēnē.

Glicerīns izdalās tauku hidrolīzes laikā vai fiziskās slodzes laikā.

Aminoskābes - veidojas muskuļu olbaltumvielu sadalīšanās laikā, un tās ir iekļautas glikoneogenesē ar ilgstošu badošanos vai ilgstošu muskuļu darbu.

Krebsa cikla pamatnes

Taukskābes nevar kalpot par glikozes avotu.

Substrātu iekļaušanas shēma glikoneogenesē.

Gluconeogenesis nodrošina organisma vajadzību pēc glikozes gadījumos, kad glikozes samazināšanās netiek kompensēta ar aknu glikogēnu. Piemēram: ar relatīvi ilgu badošanos vai strauju ogļhidrātu ierobežojumu uzturā.

Glikozes līmeņa uzturēšana asinīs ilgstošas ​​badošanās un intensīvas fiziskas slodzes laikā. Anaerobos apstākļos enerģijas vajadzībām enerģijas izmanto tikai glikozi;

Nervu audiem (smadzenēm) un sarkanajām asins šūnām absolūti nepieciešama glikozes kā enerģijas avota piegāde.

Glikoze ir nepieciešama arī taukaudiem, lai sintezētu glicerīnu, kas ir neatņemama lipīdu daļa.

Glikoneogenesis notiek galvenokārt aknās un mazāk intensīva nieru, kā arī zarnu gļotādas kortikālajā vielā.

Glikolīzes reakcijas notiek citozolā, un daļa glikoneogēnās reakcijas notiek mitohondrijās.

Dažādu substrātu iekļaušana glikonogēnēšanā ir atkarīga no ķermeņa fizioloģiskā stāvokļa.

Kopējais glikoneogenesis vienādojums:

Nozīmīgākais glikozes veidošanās, galvenokārt no piruvāta, jo to viegli pārvērš par galveno glikogēna aminoskābi - alanīnu, kā arī pienskābi, kas, veicot ievērojamu daudzumu asinīs no muskuļiem pēc treniņa, aknās LDH ietekmē oksidējas uz piruvāts. Krebsa cikla substrātu katabolisma procesā veidojas oksaloacetāts, kas ir iekļauts arī glikoneogēnēzes reakcijā.

Glikoneogenesis galvenie posmi sakrīt ar glikolīzes reakcijām, un tos katalizē tie paši fermenti, tikai tie notiek pretējā virzienā.

Tomēr ir ļoti svarīga iezīme, jo 3 reakcijas glikolīzē, ko katalizē kināzes: heksokināze, fosfofruktokināze un piruvāta kināze, ir neatgriezeniskas. Šādas barjeras tiek apietas glikoneogēnē, izmantojot īpašas reakcijas.

Apsveriet glikoneogēzes reakcijas, kas atšķiras no glikolīzes reakcijām un rodas glikoneogenesē, izmantojot citus fermentus.

1. Fosfoenolpiruvāta veidošanās no piruvāta (apejot piruvāta kināzes reakciju).

Reakciju katalizē divi fermenti: piruvāta karboksilāze un fosfenolpiruvāta karboksikināze.

Pirmā reakcija notiek mitohondrijās. Enzīmu piruvāta karboksilāze ir atkarīga no biotīna (karboksilēšanas reakcijas šūnās notiek, piedaloties H vitamīnam):

Piruvāts + CO₂ + ATP + H₂Par piruvāta karboksilāzes oksaloacetātu (SCHUK) + ADP + H₃Ro₄

Reakcija turpinās, izmantojot ATP.

Pēc tam reakcijā nonāk otrais pašu glikoneogēnēzes enzīms, fosoenolpiruvāta karboksikināze, reakcija notiek citozolā:

SchUK + GTP fosfenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpiruvāts + AR₂ + HDF

Šajā reakcijā fosfololpiruvāta maktoergiskās saites veidošanās ir saistīta ar GTP enerģiju, bet notiek oksalacetāta dekarboksilēšana.

Tam seko glikolīzes reakcijas pretējā virzienā pret fruktozes-1,6-difosfāta veidošanos.

1. Fruktozes-1,6-difosfāta hidrolīze (apejot fosfofruktokināzes reakciju).

Fruktozes-1,6-difosfāts + H₂Par Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-fosfātu + N₃Ro₄

1. Fruktozes-6-fosfāta hidrolīze (apejot heksokināzes reakciju)

Ferments - fosfatāzes glikozes-6-fosfāts - fosfohexoizomerāze.

Glikoze-6-fosfāts + N₂Par glikozi-6-fosfatāzes glikozi + N₃Ro₄

Brīvā glikoze, kas veidojas šīs reakcijas laikā, nāk no aknām asinsritē un tiek izmantota audos.

Glikoneogēnēzes enerģētiskā bilance no piruvāta: 6 mooli ATP tiek patērēta 1 mola glikozes un 2 molu piruvāta sintēzes iegūšanai.

Svarīgi no glicerīna glikoneogenesis un aminoskābes.

Tukšā dūšā, kad taukskābes tiek patērētas kā enerģijas avoti, glicerīns tiek ražots lielos daudzumos, kas, aktivējot ATP glicerokināzes ietekmē, tiek pārvērsts par α-glicerofosfātu, tad oksidēts ar glicerofosfāta dehidrogenāzi uz fosfodioksiacetona - glikolīzes substrātu.

Turklāt glikozes sintēzē izmanto fosfosoksiacetonu, t.i. glikoneogenesē.

Glikonogeneze no laktāta.

Laktāts, kas veidojas aerobās glikolīzes laikā, tiek pārvērsts par piruvātu aknās, un intensīvi strādājošos muskuļos veidojies laktāts nonāk asinīs un pēc tam aknās, un LDH pārvērš to piruvātu, kas ir iekļauts glikoneogēnēze, un iegūtais glikoze iekļūst asinīs un nonāk asinīs un absorbējas asinīs muskuļi - šo secību sauc par Corey ciklu vai glikozes-laktāta ciklu.

Katrai laktāta molekulai glikoneogenēzes laikā tiek patērētas trīs ATP molekulas (precīzāk, divas ATP un viena GTP); Tā kā glikozes veidošanai ir nepieciešamas 2 laktāta molekulas, kopējais glikoneogenesis process no laktāta ir aprakstīts šādi:

2 laktāts + 6 ATP + 6 N₂Par → glikozi + 6 ADP + 6 N₃Ro₄.

Iegūtā glikoze var atkārtoti iekļūt muskuļos un pārvērsties par pienskābi.

Glikoze + 2 ADP + 2 N₃Ro₄ → 2 laktāts + 2 ATP + 2 N₂O.

Līdz ar to Corey cikla (glikozes - laktāta cikla) ​​darbības rezultātā darba muskuļi rada 2 ATP, patērējot 6 ATP aknās.

GLUKOZES SINTĒZE MĀJĀS (GLUCONEOGENESIS)

Gluconeogenesis ir glikozes sintēzes process no ne-ogļhidrātu vielām. Zīdītājiem šo funkciju veic galvenokārt aknas, mazākā mērā - nieres un zarnu gļotādas šūnas. Galvenie glikoneoģenēzes substrāti ir piruvāts, laktāts, glicerīns, aminoskābes (10. attēls).

Gluconeogenesis nodrošina organisma vajadzību pēc glikozes tajos gadījumos, kad uzturs satur nepietiekamu ogļhidrātu daudzumu (vingrošana, badošanās). Pastāvīga glikozes uzņemšana ir īpaši nepieciešama nervu sistēmai un sarkanajām asins šūnām. Kad glikozes koncentrācija asinīs pazeminās zem noteiktā kritiskā līmeņa, ir traucēta smadzeņu darbība; smagas hipoglikēmijas gadījumā rodas koma un var rasties nāve.

Glikogēna piegāde organismā ir pietiekama, lai apmierinātu prasības attiecībā uz glikozi starp ēdienreizēm. Kad ogļhidrātu vai pilnīgu badu, kā arī ilgstoša fiziskā darba apstākļos glikozes koncentrācija asinīs tiek saglabāta glikoneogēnē. Šajā procesā var iesaistīties vielas, kas var pārvērsties par piruvātu vai jebkuru citu glikoneogēnes metabolītu. Attēlā parādīti primāro substrātu iekļaušanas punkti glikoneogēnē.

Glikoze ir nepieciešama taukaudiem kā glicerīna avots, kas ir daļa no glicerīdiem; tai ir nozīmīga loma citronskābes cikla metabolītu efektīvas koncentrācijas saglabāšanā daudzos audos. Pat apstākļos, kad lielāko daļu ķermeņa kaloriju vajadzību apmierina tauki, vienmēr ir zināma vajadzība pēc glikozes. Turklāt glikoze ir vienīgais degviela skeleta muskuļu darbam anaerobos apstākļos. Tas ir piena cukura (laktozes) priekštecis piena dziedzeros, un auglis to aktīvi lieto attīstības periodā. Glikoneoģenēzes mehānismu izmanto, lai noņemtu audu vielmaiņas produktus no asinīm, piemēram, laktātu, kas veidojas muskuļos un sarkano asins šūnu sastāvā, glicerīnu, kas nepārtraukti veidojas taukaudos.

Dažādu substrātu iekļaušana glikoneogenesē ir atkarīga no ķermeņa fizioloģiskā stāvokļa. Laktāts ir anaerobās glikolīzes produkts sarkano asins šūnu un darba muskuļos. Glicerīns tiek atbrīvots tauku audos taukaudos hidrolīzes laikā pēc adsorbcijas perioda vai fiziskās slodzes laikā. Aminoskābes veidojas muskuļu proteīnu sabrukuma rezultātā.

Septiņas glikolīzes reakcijas ir viegli atgriezeniskas un tiek izmantotas glikoneogēnē. Taču trīs kināzes reakcijas ir neatgriezeniskas un tās ir jāturpina (12. att.). Tādējādi fruktozes-1,6-difosfāts un glikozes-6-fosfāts tiek defosforilēti ar specifiskām fosfatāzēm, un piruvāts tiek fosforilēts, veidojot fosoenolpiruvātu, izmantojot divus starpposmus ar oksaloacetātu. Oksaloacetāta veidošanos katalizē piruvāta karboksilāze. Šis enzīms satur biotīnu kā koenzīmu. Oksaloacetāts tiek veidots mitohondrijās, transportēts uz citozolu un ir iekļauts glikoneogēnē. Uzmanība jāpievērš tam, ka katra neatgriezeniskā glikolīzes reakcija kopā ar atbilstošo neatgriezenisko glikoneogēzes reakciju veido ciklu, ko sauc par substrātu:

Šādi cikli ir trīs - pēc trim neatgriezeniskām reakcijām. Šie cikli kalpo par regulējošo mehānismu pielietošanas punktiem, kā rezultātā metabolītu plūsma mainās vai nu glikozes sadalīšanās ceļā, vai arī tās sintēzes ceļā.

Pirmā substrāta cikla reakciju virzienu galvenokārt regulē glikozes koncentrācija. Gremošanas laikā palielinās glikozes koncentrācija asinīs. Glikokināzes aktivitāte šajos apstākļos ir maksimāla. Rezultātā glikolītiskās reakcijas glikozes ® glikozes-6-fosfāts tiek paātrināts. Turklāt insulīns izraisa glikokināzes sintēzi un tādējādi paātrina glikozes fosforilāciju. Tā kā glikozes-6-fosfāts (atšķirībā no muskuļu heksokināzes) neietekmē aknu glikokināzi, galvenā glikozes-6-fosfāta daļa tiek virzīta pa glikolītisko ceļu.

Glikozes-6-fosfāta konversiju uz glikozi katalizē cita specifiska fosfatāzes - glikozes-6-fosfatāze. Tā ir aknās un nierēs, bet muskuļos un taukaudos tā nav. Šī fermenta klātbūtne ļauj audiem piegādāt asinīs glikozi.

Glikogēna sadalīšanās ar glikozes-1-fosfāta veidošanos ir fosforilāze. Glikogēna sintēze turpinās pilnīgi atšķirīgā ceļā, veidojot uridīna difosfāta glikozi, un to katalizē glikogēna sintāzes.

Otrs substrāta cikls: fruktozes-1,6-bisfosfāta konversija uz fruktozi-6-fosfātu tiek katalizēta ar specifisku fruktozes-1,6-bisfosfatāzes fermentu. Šis enzīms ir atrodams aknās un nierēs, tas tika konstatēts arī muskuļos.

Otrā substrāta cikla reakciju virziens ir atkarīgs no fosfofruktokināzes un fruktozes-1,6-bisfosfāta fosfatāzes aktivitātes. Šo fermentu aktivitāte ir atkarīga no fruktozes-2,6-bisfosfāta koncentrācijas.

Fruktozi-2,6-bisfosfātu veido fruktozes-6-fosfāta fosforilēšana, piedaloties bifunkcionālajam enzīmam (BIF), kas arī katalizē pretējo reakciju.

Kināzes aktivitāte notiek, kad bifunkcionālais enzīms ir defosforilētā formā (BIF-OH). BIF defosforilētā forma ir raksturīga absorbcijas periodam, kad insulīna-glikagona indekss ir augsts.

Ar zemu insulīna un glikagona indeksu, kas raksturīgs ilgstošai badošanās periodam, rodas BIF fosforilācija un tās fosfatāzes aktivitātes izpausme, kā rezultātā samazinās fruktozes-2,6-bisfosfāta daudzums, palēninās glikolīze un pāriet uz glikoneogēnēzi.

Kināzes un fosfatāzes reakcijas katalizē dažādas BIF aktīvās vietas, bet katrā no diviem fermenta stāvokļiem - fosforilētiem un defosforilētiem - viena no aktīvajām vietām ir inhibēta.

Pievienošanas datums: 2015-09-18; Skatīts: 1298; PASŪTĪT RAKSTĪŠANAS DARBS

Glikonogēze aknās

Gluconeogenesis ir glikozes sintēze no produktiem, kas nav ogļhidrāti. Šādi produkti vai metabolīti galvenokārt ir pienskābe un piruvīnskābe, tā sauktās glikogēnās aminoskābes un vairāki citi savienojumi. Citiem vārdiem sakot, glikozeģenēzes glikozes prekursori var būt piruvāts vai jebkurš savienojums, kas tiek pārveidots piruvātu katabolisma laikā vai viens no trikarboksilskābes cikla starpproduktiem. Mugurkaulniekiem glikoneogenesis ir visintensīvākais aknu un nieru šūnās (garozā).

Lielākā daļa glikoneogenesis posmu ir glikolīzes reakciju maiņa. Tikai trīs glikolīzes reakcijas (heksokināze, fosfofruktokināze un piruvāta kināze) ir neatgriezeniskas, tāpēc glikoneogenesis procesā trīs posmos tiek izmantoti citi fermenti. Apsveriet glikozes sintēzes ceļu no piruvāta.

Fosfoenolpiruvāta veidošanās no piruvāta. Fosfenolpiruvāta sintēze tiek veikta vairākos posmos. Sākotnēji piruvāts piruvāta karboksilāzes ietekmē un CO₂ un ATP ir karboksilēts (tā sauktā aktīvā CO forma₂, kuru veidošanā, papildus ATP, piedalās arī biotīns.) ar oksaloacetāta veidošanos:

Pēc tam dekarboksilēšanas un fosforilācijas rezultātā fosfēnolpiruvāta karboksikināzes ietekmē (fermenta nosaukums tiek dots ar pretējo reakciju), oksaloacetāts tiek pārvērsts fosfololpiruvātā. Fosfāta atlikuma donors reakcijā ir guanozīna trifosfāts (GTP):

Vēlāk tika konstatēts, ka fosfololpiruvāta veidošanā ir iesaistīti gan citoplazma, gan mitohondriju enzīmi.

Pirmais posms ir lokalizēts mitohondrijās (88. att.). Piruvāta karboksilāze, kas katalizē šo reakciju, ir allosterisks mitohondriju enzīms. Acetil-CoA ir nepieciešams kā šī enzīma allosteriskais aktivators. Mitohondriju membrāna ir necaurlaidīga iegūtam oksaloacetātam. Pēdējais ir atjaunots arī malohondrijās malātā:

Reakcija turpinās, iesaistot mitohondriju NAD atkarīgo malātu dehidrogenāzi. Mitohondrijās NADH attiecība₂/ NAD ir salīdzinoši liels, un tādēļ intramitohondriāls oksaloacetāts ir viegli atjaunojams līdz malātam, kas viegli atstāj mitohondrijas, iet caur mitohondriju membrānu. Citoplazmā NADH attiecība₂/ OVER ir ļoti mazs un malāts atkal oksidējas līdz oksaloacetātam, piedaloties citoplazmas NAD atkarīgai malāta dehidrogenāzei:

Oksaloacetāta turpmāka pārvēršana fosfololpiruvātā notiek šūnas citoplazmā. Att. 89 attēlots iepriekš minētais process fosforolpiruvāta veidošanai no piruvāta.

Fruktozes-1,6-difosfāta konversija uz fruktozes-6-fosfātu. No piruvāta veidotais fosfololpiruvāts tiek pārveidots par fruktozes-1,6-difosfātu, pateicoties virknei atgriezenisku glikolīzes reakciju. Tam seko fosfofruktokināzes reakcija, kas ir neatgriezeniska. Glikonogēze apiet šo endergonisko reakciju. Fruktozes-1,6-difosfāta konversija uz fruktozi-6-fosfātu tiek katalizēta ar īpašu fosfatāzes palīdzību:

Jāatzīmē, ka fruktozes-bis-fosfatāze tiek inhibēta ar AMP un tiek aktivizēta ar ATP, t.i., šie nukleotīdi ietekmē fruktozes-bis-fosfatāzes iedarbību, kas ir pretēja to ietekmei uz fosfofruktokināzi (skatīt 329. lpp.). Ja AMP koncentrācija ir zema un ATP koncentrācija ir augsta, tiek stimulēta glikoneogēze. Turpretī, kad ATP / AMP attiecība ir zema, šūnā notiek glikozes sadalīšanās.

Glikozes veidošanās no glikozes-6-fosfāta. Turpmākajā atgriezeniskajā glikozes biosintēzes stadijā fruktozes-6-fosfāts tiek pārvērsts par glikozes-6-fosfātu. Pēdējo var defosforilēt (t.i., reakcija iet caur heksokināzes reakciju) glikozes-6-fosfatāzes enzīma ietekmē:

Att. 89 attēlotas "apvedceļa" reakcijas glikozes biosintēzē no piruvāta un laktāta. Interesanti atzīmēt, ka starp glikolīzi, kas intensīvi sastopama muskuļu audos aktīvās aktivitātes laikā, ir cieša saistība, un glikoneogenēze, īpaši raksturīga aknu audiem. Paaugstinātas glikolīzes rezultātā maksimālā muskuļu aktivitāte palielina pienskābes pārpalikumu asinīs. Ievērojama daļa laktāta pārpalikuma aknās tiek pārvērsta par glikozi (glikoneogēzi). Aknās veidoto glikozi pēc tam var izmantot kā enerģijas substrātu, kas nepieciešams muskuļu audu darbībai. Attēlā parādīta saikne starp glikolīzes procesiem muskuļu audos un glikoneogēzi aknās.

Piruvāta aerobais metabolisms

Šūnas, kas ir slikti piegādātas ar skābekli, var daļēji vai pilnībā pastāvēt, pateicoties glikolīzes enerģijai. Tomēr lielākā daļa audu saņem enerģiju galvenokārt aerobo procesu dēļ (piemēram, piruvāta oksidēšana). Glikolīzes laikā piruvīnskābe tiek atjaunota un pārveidota par pienskābi - anaerobā metabolisma galaproduktu; aerobās transformācijas gadījumā piruvīnskābe tiek pakļauta oksidatīvai dekarboksilācijai, veidojot acetil-CoA, ko pēc tam var oksidēt uz ūdeni un CO₂.

Piruvāta oksidēšana uz acetil-CoA (piruvīnskābes oksidatīvā dekarboksilēšana)

Piruvāta dehidrogenāzes sistēmas katalizēta piruvāta oksidēšana uz acetil CoA notiek vairākos posmos (90. att.). Tajā piedalās trīs fermenti (piruvāta dehidrogenāze, lipoatacetiltransferāze, lipoamīda dehidrogenāze) un pieci koenzīmi (NAD, FAD, tiamīna difosfāts, lipīnskābes amīds un koenzīms A). Kopumā reakciju var rakstīt šādi:

Piruvāts + NAD + HS-KoA -> acetil-CoA + NADH₂ + AR₂

Reakcijai ir pievienots ievērojams standarta brīvās enerģijas samazinājums, un tas ir praktiski neatgriezenisks.

Piruvāta oksidatīvās dekarboksilēšanas pirmo posmu katalizē piruvāta dehidrogenāzes enzīms (E₁); Koenzīms šajā reakcijā ir TDF. Sadalās₂, un hidroksietila atvasinājums TDF ir veidots no piruvāta:

Procesa otrajā posmā komplekss E hidroksietilgrupa₁ - TDF-SNON-CH₃ tiek pārnests uz lipīnskābes amīdu, kas savukārt ir saistīts ar lipoatacetiltransferāzes (E₂). Acetils ir saistīts ar lipoīnskābes amīda reducēto formu un atbrīvojas TDF-E.₁.

Tad acetil-lipoāts (saistīts ar fermentu kompleksu) mijiedarbojas ar koenzīma A (trešais posms). Reakciju katalizē lipoāta acetiltransferāzes enzīms (E₂). Izveidojas acetil CoA, kas ir atdalīts no fermentu kompleksa:

Ceturtajā posmā samazinās lipoīnskābes oksidēšana līdz disulfīda formai. Reakciju katalizē lipoamīda dehidrogenāzes enzīms (E₃), kas satur FAD koenzīmu, kas spēj samazināt: t

Visbeidzot, piektajā posmā E₃-FADN₂ oksidē NAD. Reakcija atjauno oksidēto formu E₃-FAD un NADH veidojas₂:

Acetil-CoA, kas veidojas oksidatīvās dekarboksilācijas procesā, turpina oksidēties, veidojot CO galu galā₂ un H₂Citiem vārdiem sakot, acetil CoA pilnīga oksidēšanās notiek trikarboksilskābes ciklā vai Krebsa ciklā. Šis process, kā arī piruvāta oksidatīvā dekarboksilācija notiek šūnu mitohondrijās.

Glikoksilāta cikls

Augstākos augos un mikroorganismos glikoneogēzes procesā glikoksilāta ciklam ir svarīga loma. Šī cikla dēļ augi un mikroorganismi spēj pārveidot ogļūdeņražu metabolītus un līdz ar to acetil-CoA ogļhidrātus. Dzīvnieku šūnās nav divi galvenie glikoksilāta cikla enzīmi: izocitrē liāzi un malāta sintēzi, un tādēļ šo ciklu nevar veikt.

Glikoksilāta cikla vispārējo shēmu var attēlot šādi:

GLUCONEOGENESIS

Gluconeogenesis ir glikozes sintēze no vielām, kas nav ogļhidrātu, galvenokārt aknās un, mazāk intensīvi, nieru un zarnu gļotādas kortikālajā vielā.

Glikoneoģenēzes funkcija ir saglabāt glikozes līmeni asinīs ilgstošas ​​badošanās un intensīvas fiziskas slodzes laikā. Pastāvīga glikozes uzņemšana kā enerģijas avots ir īpaši nepieciešama nervu audiem un sarkanajām asins šūnām.

Gluconeogenesis substrāti - PVC, pienskābe, glicerīns, aminoskābes. To iekļaušana glikoneogenesē ir atkarīga no organisma fizioloģiskā stāvokļa.

Lielākā daļa glikoneogēnās reakcijas ir reversā glikolīze. Tos katalizē tie paši fermenti kā atbilstošās glikolīzes reakcijas.

Trīs glikolīzes reakcijas (heksokināze (1), fosfofruktokināze (3), piruvāts (10)) ir neatgriezeniskas, un glikoneogenēzes laikā citi fermenti darbojas šajos posmos.

Glikozes sintēze no PVC.

Pirmais posms ir fosfololpiruvāta veidošanās no PVC.

a) PVA karboksilēšana piruvāta karboksilāzes ietekmē ar oksaloacetāta veidošanos mitohondrijās:

Piruvāta karboksilāze ir mitohondriju enzīms, kura allosteriskais aktivators ir acetil-KoA. Oksaloacetātam mitohondriju membrāna ir necaurlaidīga, tāpēc mitohondriju oksaloacetāts pārvēršas malātā, iesaistot mitohondriju NAD atkarīgo malāta dehidrogenāzi:

Malāts iziet no mitohondrijām caur mitohondriju membrānu citozolā, kur citoplazmas NAD atkarīgā malāta dehidrogenāze darbojas oksidacetātā:

b) oksaloacetāta dekarboksilēšana un fosforilēšana notiek šūnas citozolā, veidojot fosfololpiruvātu; enzīms - fosfenolpiruvāta karboksikināze:

2. posms - fruktozes-1,6-bisfosfāta pārveidošana par fruktozi-6-fosfātu.

Atgriezenisku glikolīzes reakciju rezultātā fosfololpiruvātu pārvērš fruktozes-1,6-fosfātā. Tam seko neatgriezeniska fosfolistokināzes glikolīzes reakcija. Gluconeogenesis apiet šo reakciju:

Trešais posms ir glikozes veidošanās no fruktozes-6-fosfāta.

Fruktozes-6-fosfāts tiek pārvērsts par glikozes-6-fosfātu, kas ir defosforilēts (reakcija notiek ap heksokināzi) glikozes-6-fosfatāzes ietekmē:

194.48.155.245 © studopedia.ru nav publicēto materiālu autors. Bet nodrošina iespēju brīvi izmantot. Vai ir pārkāpts autortiesību pārkāpums? Rakstiet mums Atsauksmes.

Atspējot adBlock!
un atsvaidziniet lapu (F5)
ļoti nepieciešams