GLUKONEOGENEZ: AŞAMALAR (REAKSIYONLAR) VE DÜZENLEME - KIMYA - 2025

Glukoneogenez bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar çeşitli dahil hemen hemen tüm canlılar, meydana metabolik bir süreçtir. Amino asitler, glukojenler, gliserol ve laktat gibi karbonhidrat olmayan karbon içeren bileşiklerden glikoz sentezinden veya oluşumundan oluşur.

Anabolik olan karbonhidrat metabolizmasının yollarından biridir. Esas olarak karaciğerde ve daha az ölçüde insan ve hayvan böbreklerinin korteksinde bulunan glikoz moleküllerini sentezler veya oluşturur.

Glukojenezin metabolik yolu. Mavi adlar yolun alt tabakalarını, kırmızı oklar bu yolun benzersiz reaksiyonlarını, kırık oklar bu yola ters giden glikoliz reaksiyonlarını, koyu oklar ise yolun yönünü gösterir. BiobulletM tarafından, Wikimedia Commons'tan

Bu anabolik süreç, glikolizin geri dönüşü olmayan noktalarında farklı spesifik enzimlere sahip olan, glikozun katabolik yolunun ters yönünü takip ederek gerçekleşir.

Glukoneogenez, hipoglisemide kandaki ve dokulardaki glukoz düzeylerinin artması için önemlidir. Uzun süreli oruçlarda veya diğer olumsuz durumlarda karbonhidrat konsantrasyonundaki azalmayı da azaltır.

karakteristikleri

Anabolik bir süreçtir

Glukoneogenez, karbonhidrat metabolizmasının anabolik süreçlerinden biridir. Mekanizmasıyla glikoz, küçük moleküllerden oluşan öncülerden veya substratlardan sentezlenir.

Glikoz, glukojenik amino asitler ve gliserol gibi protein yapısındaki basit biyomoleküllerden üretilebilir, ikincisi adipoz dokudaki trigliseritlerin lipolizinden gelir.

Laktat ayrıca bir substrat ve daha az ölçüde tek zincirli yağ asitleri olarak işlev görür.

Glikoz malzemeleri sağlayın

Glukoneogenez, canlılar ve özellikle insan vücudu için büyük önem taşır. Bunun nedeni, özel durumlarda beynin ihtiyaç duyduğu büyük glikoz talebini (günde yaklaşık 120 gram) karşılamaya hizmet etmesidir.

Vücudun hangi kısımları glikoz ister? Tek veya ana enerji ve karbon kaynağı olarak glikozu kullanan kırmızı kan hücreleri gibi diğer doku ve hücrelerin yanı sıra sinir sistemi, böbrek iliği.

Karaciğerde ve kaslarda depolanan glikojen gibi glikoz depoları bir gün için zar zor yeterli. Bu, diyetleri veya yoğun egzersizleri dikkate almadan. Bu nedenle, glikoneogenez yoluyla vücuda, diğer karbonhidrat olmayan öncülerden veya substratlardan oluşturulan glikoz sağlanır.

Ayrıca, bu yol glikoz homeostazında rol oynar. Bu şekilde oluşan glikoz, bir enerji kaynağı olmasının yanı sıra, diğer anabolik reaksiyonların substratıdır.

Bunun bir örneği, biyomolekül biyosentezi durumudur. Bunlar arasında glikokonjugatlar, glikolipidler, glikoproteinler ve amino şekerler ve diğer heteropolisakkaridler bulunur.

Glukoneogenezin aşamaları (reaksiyonları)

AngelHerraez, Wikimedia Commons'tan

Sentetik rota

Glukoneogenez, hücrelerin sitosolünde veya sitoplazmasında, esas olarak karaciğerde ve daha az ölçüde renal korteks hücrelerinin sitoplazmasında gerçekleşir.

Sentetik yolu, glikoliz (glikoz katabolik yol) reaksiyonlarının büyük bir bölümünü oluşturur, ancak ters yönde.

Bununla birlikte, termodinamik olarak geri döndürülemez olan 3 glikoliz reaksiyonunun, glikolizde yer alanlardan farklı olarak glikoneogenezde spesifik enzimler tarafından katalize edileceğini vurgulamak önemlidir, bu da reaksiyonların ters yönde gerçekleşmesini mümkün kılar.

Bunlar özellikle heksokinaz veya glukokinaz, fosfofruktokinaz ve piruvat kinaz enzimleri tarafından katalize edilen glikolitik reaksiyonlardır.

Spesifik enzimler tarafından katalize edilen glukoneojenezin önemli aşamalarını gözden geçirirken, piruvatın fosfoenolpiruvata dönüşümü bir dizi reaksiyon gerektirir.

Birincisi mitokondriyal matriste piruvatın oksaloasetata dönüşmesi ile ortaya çıkar ve piruvat karboksilaz tarafından katalize edilir.

Buna karşılık, oksaloasetatın katılması için mitokondriyal malat dehidrojenaz ile malata dönüştürülmesi gerekir. Bu enzim, mitokondri yoluyla sitozole taşınır ve burada hücre sitoplazmasında bulunan malat dehidrojenaz tarafından oksaloasetata geri dönüştürülür.

Enzim fosfoenolpiruvat karboksikinazın etkisi

Enzim fosfoenolpiruvat karboksikinazın (PEPCK) etkisiyle oksaloasetat, fosfoenolpiruvata dönüştürülür. İlgili reaksiyonlar aşağıda özetlenmiştir:

Tüm bu olaylar, glikolitik yola özgü olan piruvat kinazın müdahalesi olmadan piruvatın fosfoenolpiruvata dönüşümünü mümkün kılar.

Bununla birlikte, fosfoenolpiruvat, bu reaksiyonları geri dönüşümlü olarak katalize eden glikolitik enzimlerin etkisiyle fruktoz-1,6-bifosfata dönüştürülür.

Fruktoz-1,6-bifosfataz enziminin etkisi

Glikolitik yolda fosfofruktokinazın etkisini sağlayan bir sonraki reaksiyon, fruktoz-1,6-bifosfatı fruktoz-6-fosfata dönüştüren reaksiyondur. Fruktoz-1,6-bifosfataz enzimi, hidrolitik olan ve aşağıda özetlenen glukoneojenik yoldaki bu reaksiyonu katalize eder:

Bu, glukoneogenezin düzenlenme noktalarından biridir, çünkü bu enzim , aktivitesi için Mg2 ⁺ gerektirir . Fruktoz-6-fosfat, onu glikoz-6-fosfata dönüştüren fosfoglikoizomeraz enzimi tarafından katalize edilen bir izomerizasyon reaksiyonuna girer.

Glikoz-6-fosfataz enziminin etkisi

Son olarak, bu reaksiyonların üçüncüsü, glikoz-6-fosfatın glikoza dönüştürülmesidir.

Bu, bir hidroliz reaksiyonunu katalize eden ve glikolitik yoldaki heksokinaz veya glukokinazın geri döndürülemez etkisini değiştiren glikoz-6-fosfatazın etkisiyle ilerler.

Bu glikoz-6-fosfataz enzimi, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumuna bağlanır. Katalitik işlevini yerine getirmek için kofaktör Mg ^{2 + '} ya da ihtiyaç duyar .

Konumu, karaciğerin diğer organların ihtiyaçlarını karşılayacak bir glikoz sentezleyicisi olarak işlevini garanti eder.

Glukoneojenik öncüler

Uzun süreli egzersiz durumunda kaslarda ve eritrositlerde olabileceği gibi vücutta yeterli oksijen olmadığında glikoz fermantasyonu meydana gelir; yani, glikoz anaerobik koşullar altında tamamen oksitlenmez ve bu nedenle laktat üretilir.

Aynı ürün kana geçebilir ve oradan da karaciğere ulaşabilir. Orada bir glukoneojenik substrat görevi görecek, çünkü Cori döngüsüne girdikten sonra laktat piruvata dönüştürülecektir. Bu dönüşüm, laktat dehidrojenaz enziminin etkisinden kaynaklanmaktadır.

Laktat

Laktat, insan vücudunda önemli bir glukoneojenik substrattır ve glikojen depoları tükendiğinde, laktatın glikoza dönüşümü kaslarda ve karaciğerde glikojen depolarının yenilenmesine yardımcı olur.

piruvat

Öte yandan, sözde glikoz-alanin döngüsünü oluşturan reaksiyonlar yoluyla piruvat transaminasyonu gerçekleşir.

Bu, karaciğer dışı dokularda bulunur ve piruvatı, önemli glukoneojenik substratlardan bir diğerini oluşturan alanine dönüştürür.

Uzun süreli açlık veya diğer metabolik bozuklukların aşırı koşullarında, protein katabolizması, son çare olarak glukojenik amino asitlerin bir kaynağı olacaktır. Bunlar Krebs döngüsünün ara ürünlerini oluşturacak ve oksaloasetat üretecektir.

Gliserol ve diğerleri

Gliserol, lipid metabolizmasından kaynaklanan tek önemli glukoneojenik substrattır.

Yağ dokusunda depolanan triasilgliseridlerin hidrolizi sırasında salınır. Bunlar ardışık fosforilasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonlarıyla dihidroksiaseton fosfata dönüştürülür ve glikoz oluşturmak için glikoneojenik yolu izler.

Öte yandan, birkaç tek zincirli yağ asidi glukoneojeniktir.

Glukoneogenezin düzenlenmesi

Glukoneogenezin ilk kontrollerinden biri, kandaki normal glikoz seviyelerini yükselten düşük karbonhidrat içeriğine sahip yiyeceklerin alınmasıyla gerçekleştirilir.

Aksine, karbonhidrat alımı düşükse, glikoneogenez yolu vücudun glikoz gereksinimlerini karşılamak için önemli olacaktır.

Glikoliz ve glukoneogenez arasındaki karşılıklı düzenlemede rol oynayan başka faktörler de vardır: ATP seviyeleri. Yüksek olduklarında glikoliz inhibe olurken, glukoneogenez aktive olur.

AMP seviyelerinde bunun tersi olur: yüksekse glikoliz aktive olur, ancak glikoneogenez inhibe edilir.

Glukoneojenezde spesifik enzim katalizli reaksiyonlarda belirli kontrol noktaları vardır. Hangi? Mg2 ⁺ gibi enzimatik substratların ve kofaktörlerin konsantrasyonu ve fosfofruktokinaz gibi aktivatörlerin varlığı.

Fosfofruktokinaz, AMP ve pankreas hormonları insülin, glukagon ve hatta bazı glukokortikoidlerin etkisi ile aktive edilir.

Referanslar

1. Mathews, Holde ve Ahern. (2002). Biyokimya (3. baskı). Madrid: PEARSON
2. Vikikitap'ı. (2018). Biyokimya / Glukoneogenez ve Glikogenezin Prensipleri. Alınan: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Aralık 2017). Glukoneogenez Düzenleme, Ölçümler ve Bozukluklar. Researchgate.net adresinden alınmıştır
4. Glukoneogenez. . Alınan: imed.stanford.edu
5. Ders 3-Glikoliz ve Glukoneogenez. . Alındığı kaynak: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenez. . Alındığı kaynak: chemistry.creighton.edu