GLUCONEOGENEZĂ: ETAPE (REACȚII) ȘI REGLARE - CHIMIE - 2025

Gluconeogeneza este un proces metabolic , care apare în aproape toate lucrurile vii, inclusiv plante, animale și diferite tipuri de microorganisme. Constă în sinteza sau formarea glucozei din compuși care conțin carbon care nu sunt carbohidrați, cum ar fi aminoacizii, glucogenii, glicerolul și lactatul.

Este una dintre căile metabolizării carbohidraților care este anabolizantă. Sintetizează sau formează molecule de glucoză prezente mai ales în ficat și, într-o măsură mai mică, în cortexul rinichilor oamenilor și animalelor.

Calea metabolică a glucogenezei. Numele în albastru indică substraturile căii, săgețile în roșu reacțiile unice ale acestei căi, săgețile tăiate indică reacții de glicoliză, care merg pe această cale, săgețile îndrăznețe indică direcția căii. De BiobulletM, de la Wikimedia Commons

Acest proces anabolic are loc urmând direcția inversă a căii catabolice a glucozei, având diferite enzime specifice în punctele ireversibile ale glicolizei.

Gluconeogeneza este importantă pentru creșterea nivelului de glucoză din sânge și țesuturi în hipoglicemie. De asemenea, amortizează scăderea concentrației de carbohidrați în posturi prelungite sau în alte situații adverse.

caracteristici

Este un proces anabolic

Gluconeogeneza este unul dintre procesele anabolice ale metabolismului glucidelor. Prin mecanismul său, glucoza este sintetizată din precursori sau substraturi formate din molecule mici.

Glucoza poate fi generată din biomolecule simple de natură proteică, cum ar fi aminoacizii glucogenici și glicerolul, acesta din urmă provenind din lipoliza trigliceridelor din țesutul adipos.

De asemenea, lactatul funcționează ca un substrat și, într-o măsură mai mică, acizi grași cu lanț impar.

Asigurați consumul de glucoză

Gluconeogeneza are o importanță deosebită pentru ființele vii și mai ales pentru corpul uman. Acest lucru se datorează faptului că servește pentru a furniza, în cazuri speciale, cererea mare de glucoză necesară creierului (aproximativ 120 de grame pe zi).

Ce părți ale corpului cer glucoză? Sistemul nervos, măduva renală, printre alte țesuturi și celule, cum ar fi celulele roșii din sânge, care utilizează glucoza ca unică sau principală sursă de energie și carbon.

Depozitele de glucoză, cum ar fi glicogenul depozitat în ficat și mușchi, sunt de ajuns pentru o zi. Asta fără a ține cont de diete sau exerciții intense. Din acest motiv, prin gluconeogeneză, organismul este furnizat cu glucoză formată din alți precursori sau substraturi care nu sunt carbohidrați.

De asemenea, această rută este implicată în homeostază cu glucoză. Glicemia formată în acest mod, pe lângă faptul că este o sursă de energie, este substratul altor reacții anabolice.

Un exemplu în acest sens este cazul biosintezei biomoleculelor. Acestea includ glicoconjugate, glicolipide, glicoproteine ​​și zaharuri amino și alte heteropolizaharide.

Etapele (reacțiile) gluconeogenezei

De AngelHerraez, de la Wikimedia Commons

Traseul sintetic

Gluconeogeneza are loc în citosol sau citoplasmă a celulelor, în principal a ficatului și într-o măsură mai mică în citoplasma celulelor cortexului renal.

Calea sa sintetică constituie o mare parte din reacțiile glicolizei (calea catabolică a glucozei), dar în sens invers.

Cu toate acestea, este important să subliniem faptul că cele 3 reacții ale glicolizei care sunt ireversibile termodinamic, vor fi catalizate de enzime specifice în gluconeogeneză diferite de cele implicate în glicoliză, ceea ce face posibilă apariția reacțiilor în sens invers.

Ele sunt în special acele reacții glicolitice catalizate de enzimele hexokinaza sau glucokinază, fosfofructocinază și piruvat kinază.

Analizând etapele cruciale ale gluconeogenezei catalizate de enzime specifice, conversia piruvatului în fosfenolpiruvat necesită o serie de reacții.

Prima apare în matricea mitocondrială cu conversia piruvatului în oxaloacetat, catalizată de piruvat carboxilază.

La rândul său, pentru ca oxaloacetatul să participe, acesta trebuie transformat în malat de malat dehidrogenază mitocondrială. Această enzimă este transportată prin mitocondrie către citosol, unde este transformată înapoi în oxaloacetat de malat dehidrogenaza găsită în citoplasma celulară.

Acțiunea enzimei fosfenolpiruvat carboxikinază

Prin acțiunea enzimei fosfenolpiruvat carboxikinază (PEPCK), oxaloacetatul este transformat în fosfenolpiruvat. Reacțiile respective sunt rezumate mai jos:

Toate aceste evenimente fac posibilă transformarea piruvatului în fosfenolpiruvat fără intervenția piruvatului kinazei, care este specific pentru calea glicolitică.

Cu toate acestea, fosfenolpiruvatul este transformat în fructoză-1,6-bisfosfat prin acțiunea enzimelor glicolitice care catalizează reversibil aceste reacții.

Acțiunea enzimei fructoză-1,6-bisfosfatază

Următoarea reacție care furnizează acțiunea fosfofructocinazei în calea glicolitică este cea care transformă fructoza-1,6-bisfosfat în fructoză-6-fosfat. Enzima fructoza-1,6-bisfosfatază catalizează această reacție pe calea gluconeogenă, care este hidrolitică și este rezumată mai jos:

Acesta este unul dintre punctele de reglare a gluconeogenezei, deoarece această enzimă necesită Mg ²⁺ pentru activitatea sa. Fructoza-6-fosfat suferă o reacție de izomerizare catalizată de enzima fosfoglicocomerază care îl transformă în glucoză-6-fosfat.

Acțiunea enzimei glucoză-6-fosfatază

În cele din urmă, a treia dintre aceste reacții este conversia glucozei-6-fosfatului în glucoză.

Aceasta se desfășoară prin acțiunea glucozei-6-fosfatazei care catalizează o reacție de hidroliză și care înlocuiește acțiunea ireversibilă a hexokinazei sau a glucokinazei pe calea glicolitică.

Această enzimă glucoză-6-fosfatază este legată de reticulul endoplasmatic al celulelor hepatice. De asemenea, are nevoie de cofactor Mg ²⁺ pentru a-și exercita funcția catalitică.

Localizarea sa garantează funcția ficatului ca sintetizator de glucoză pentru a furniza nevoile altor organe.

Precursori gluconeogene

Când nu există suficient oxigen în organism, așa cum se poate întâmpla la mușchi și eritrocite în cazul exercițiilor fizice prelungite, are loc fermentarea glucozei; adică glucoza nu este oxidată complet în condiții anaerobe și, prin urmare, se produce lactat.

Același produs poate trece în sânge și de acolo poate ajunge la ficat. Acolo va acționa ca un substrat gluconeogen, deoarece la intrarea în ciclul Cori, lactatul va fi transformat în piruvat. Această transformare se datorează acțiunii enzimei lactat dehidrogenază.

lactatul

Lactatul este un substrat gluconeogenic important în corpul uman și, odată epuizate depozitele de glicogen, conversia lactatului în glucoză ajută la refacerea depozitelor de glicogen din mușchi și ficat.

piruvat

Pe de altă parte, prin reacții care alcătuiesc așa-numitul ciclu glucoză-alanină, are loc transaminarea piruvatului.

Aceasta se găsește în țesuturile extra-hepatice, transformând piruvatul în alanină, ceea ce constituie un alt dintre substraturile gluconeogene importante.

În condiții extreme de post îndelungat sau alte tulburări metabolice, catabolismul proteic va fi o sursă de aminoacizi glucogeni ca ultimă soluție. Acestea vor forma intermediari ai ciclului Krebs și vor genera oxaloacetat.

Glicerol și alții

Glicerolul este singurul substrat gluconeogen semnificativ provenit din metabolismul lipidelor.

Este eliberat în timpul hidrolizei triacilgliceride, care sunt depozitate în țesutul adipos. Acestea sunt transformate prin reacții de fosforilare și dehidrogenare consecutive în fosfat de dihidroxiacetonă, care urmează calea gluconeogenă pentru a forma glucoză.

Pe de altă parte, puțini acizi grași cu lanț ciudat sunt gluconeogene.

Reglarea gluconeogenezei

Unul dintre primele controale ale gluconeogenezei este realizat de un aport de alimente cu conținut scăzut de carbohidrați, care promovează nivelurile normale de glucoză în sânge.

În schimb, dacă aportul de carbohidrați este scăzut, calea gluconeogenezei va fi importantă pentru a satisface cerințele de glucoză ale organismului.

Există alți factori implicați în reglarea reciprocă între glicoliză și gluconeogeneză: nivelurile de ATP. Când sunt mari, glicoliza este inhibată, în timp ce gluconeogeneza este activată.

Contrarul se întâmplă cu nivelurile AMP: dacă sunt mari, glicoliza este activată, dar gluconeogeneza este inhibată.

Există anumite puncte de control în reacții specifice catalizate de enzimă în gluconeogeneză. Care? Concentrația de substraturi enzimatice și cofactori cum ar fi Mg ²⁺ și existența activatorilor cum ar fi fosfructocinasa.

Fosfofructocinasa este activată de AMP și influența hormonilor pancreatici insulina, glucagonul și chiar unii glucocorticoizi.

Referințe

1. Mathews, Holde și Ahern. (2002). Biochimie (ediția a III-a). Madrid: PEARSON
2. Wikimanuale. (2018). Principii de biochimie / gluconeogeneză și glicogeneză. Luat de la: en.wikibooks.org
3. Ray Shashikant. (Decembrie 2017). Reglementări, măsurători și tulburări de gluconeogeneză. Preluat de la: researchgate.net
4. Gluconeogeneză. . Luat de la: imed.stanford.edu
5. Lectură 3-Glicoliză și gluconeogeneză. . Luat de la: chem.uwec.edu
6. Gluconeogeneză. . Preluat de la: chimie.creighton.edu