Tahapan glukoneogenesis (reaksi) dan regulasi



itu glukoneogenesis Ini adalah proses metabolisme yang terjadi di hampir semua makhluk hidup, termasuk tanaman, hewan, dan berbagai jenis mikroorganisme. Ini terdiri dari sintesis atau pembentukan glukosa dari senyawa yang mengandung karbon yang bukan karbohidrat, seperti asam amino, glikogen, gliserol dan laktat..

Ini adalah salah satu cara metabolisme karbohidrat dari jenis anabolik. Mensintesis atau membentuk molekul glukosa terutama di hati dan, pada tingkat lebih rendah di korteks ginjal manusia dan hewan.

Proses anabolik ini terjadi mengikuti rasa kebalikan dari jalur katabolik glukosa, memiliki enzim spesifik yang berbeda pada titik glikolisis yang tidak dapat dibalikkan..

Glukoneogenesis penting untuk meningkatkan kadar glukosa dalam darah dan jaringan pada kasus hipoglikemia. Ini juga bantal penurunan konsentrasi karbohidrat dalam puasa berkepanjangan atau dalam situasi lain aversas.

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Ini adalah proses anabolik
    • 1.2 Menyediakan persediaan glukosa
  • 2 Tahapan (reaksi) glukoneogenesis
    • 2.1 Rute sintetik
    • 2.2 Tindakan enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase
    • 2.3 Tindakan enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase
    • 2.4 Tindakan enzim glukosa-6-fosfatase
  • 3 Prekursor Glukoneogenik
    • 3.1 Laktat
    • 3.2 Piruvat
    • 3.3 Gliserol dan lainnya
  • 4 Pengaturan glukoneogenesis
  • 5 Referensi

Fitur

Ini adalah proses anabolik

Glukoneogenesis adalah salah satu proses anabolik metabolisme karbohidrat. Melalui mekanismenya, glukosa disintesis dari prekursor atau substrat yang dibentuk oleh molekul kecil.

Glukosa dapat dihasilkan dari biomolekul sederhana yang bersifat protein, seperti asam amino glukogenik dan gliserol, yang kedua berasal dari lipolisis trigliserida dalam jaringan adiposa.

Laktat juga berfungsi sebagai substrat dan, sedikit banyak, asam lemak rantai ganjil.

Berikan pasokan glukosa

Glukoneogenesis sangat penting bagi makhluk hidup dan terutama bagi tubuh manusia. Ini karena ia berfungsi untuk menyediakan dalam kasus-kasus khusus permintaan tinggi untuk glukosa yang dibutuhkan otak (120 gram per hari, sekitar).

Bagian tubuh mana yang membutuhkan glukosa? Sistem saraf, medula ginjal, di antara jaringan dan sel lainnya, seperti sel darah merah, yang menggunakan glukosa sebagai satu-satunya sumber energi utama dan karbon..

Penyimpanan glukosa seperti glikogen yang disimpan di hati dan otot hampir tidak cukup untuk satu hari. Ini tanpa mempertimbangkan diet atau latihan intensif. Untuk alasan ini, melalui glukoneogenesis, tubuh disuplai dengan glukosa yang terbentuk dari prekursor atau substrat non-karbohidrat lainnya..

Demikian juga, rute ini mengintervensi homeostasis glukosa. Glukosa yang dibentuk oleh rute ini, selain menjadi sumber energi, adalah substrat dari reaksi anabolik lainnya.

Contohnya adalah kasus biosintesis biomolekul. Diantaranya glukokonjugat, glikolipid, glikoprotein dan aminoazucares dan heteropolysaccharides lainnya.

Tahapan (reaksi) glukoneogenesis

Rute sintetis

Glukoneogenesis dilakukan dalam sitosol atau sitoplasma sel, terutama hati dan pada tingkat lebih rendah di sitoplasma sel korteks ginjal..

Rute sintetiknya merupakan bagian besar dari reaksi glikolisis (jalur katabolik glukosa), tetapi berlawanan arah.

Namun, penting untuk dicatat bahwa 3 reaksi glikolisis yang secara termodinamik ireversibel, akan berada dalam glukoneogenesis yang dikatalisis oleh enzim spesifik yang berbeda dari yang terlibat dalam glikolisis, yang memungkinkan terjadinya reaksi pada arah yang berlawanan..

Mereka secara khusus reaksi glikolitik yang dikatalisis oleh enzim hexokinase atau glukokinase, fosfofruktokinase dan piruvat kinase.

Meninjau langkah-langkah penting glukoneogenesis yang dikatalisis oleh enzim spesifik, konversi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat membutuhkan serangkaian reaksi.

Yang pertama terjadi dalam matriks mitokondria dengan konversi piruvat menjadi oksaloasetat, dikatalisis oleh piruvat karboksilase.

Pada gilirannya, agar oksaloasetat dapat berpartisipasi, ia harus dikonversi menjadi malat oleh mitokondria malat dehidrogenase. Enzim ini diangkut oleh mitokondria ke sitosol, di mana ia ditransformasikan kembali menjadi oksaloasetat oleh dehidrogenase malat yang ditemukan dalam sitoplasma sel.

Tindakan enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase

Melalui aksi enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), oxaloacetate dikonversi menjadi phosphoenolpyruvate. Reaksi masing-masing dirangkum di bawah ini:

Piruvat + CO2 + H2O + ATP => Oxaloacetate + ADP + Psaya + 2 jam+

Oxaloacetate + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + PDB

Semua peristiwa ini memungkinkan transformasi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat tanpa intervensi piruvat kinase, yang khusus untuk jalur glikolitik.

Namun, fosfoenolpiruvat ditransformasikan menjadi fruktosa-1,6-bifosfat oleh aksi enzim glikolitik yang mengkatalisasi reaksi-reaksi ini dengan cara yang dapat dibalikkan.

Aksi enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase

Reaksi selanjutnya yang menggantikan aksi fosfofruktokinase dalam jalur glikolitik adalah reaksi yang mengubah fruktosa-1,6-bifosfat menjadi fruktosa-6-fosfat. Enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase mengkatalisis reaksi ini dalam jalur glukoneogenik, yang bersifat hidrolitik dan dirangkum di bawah ini:

Fruktosa-1,6-bifosfat + H2O => Fruktosa-6-fosfat + Psaya

Ini adalah salah satu poin pengaturan glukoneogenesis, karena enzim ini membutuhkan Mg2+ untuk aktivitas Anda. Fruktosa-6-fosfat mengalami reaksi isomerisasi yang dikatalisis oleh enzim fosfoglukoisomerase yang mengubahnya menjadi glukosa-6-fosfat.

Aksi enzim glukosa-6-fosfatase

Akhirnya, yang ketiga dari reaksi ini adalah konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa.

Ini berlangsung melalui aksi glukosa-6-fosfatase yang mengkatalisis reaksi hidrolisis dan yang menggantikan aksi ireversibel hexokinase atau glukokinase dalam jalur glikolitik.

Glukosa-6-fosfat + H2O => Glukosa + Psaya

Enzim glukosa-6-fosfatase ini melekat pada retikulum endoplasma sel hati. Ini juga membutuhkan kofaktor Mg2+ untuk menjalankan fungsi katalitiknya.

Lokasinya menjamin fungsi hati sebagai synthesizer glukosa untuk memenuhi kebutuhan organ lain.

Prekursor glukoneogenik

Ketika tidak ada cukup oksigen dalam tubuh, seperti yang dapat terjadi pada otot dan eritrosit dalam kasus latihan yang berkepanjangan, fermentasi glukosa terjadi; yaitu, glukosa tidak sepenuhnya teroksidasi dalam kondisi anaerob dan oleh karena itu, laktat diproduksi.

Produk yang sama ini dapat masuk ke dalam darah dan dari sana ke hati. Di sana, ia akan bertindak sebagai substrat glukoneogenik, karena setelah memasuki siklus Cori laktat akan berubah menjadi piruvat. Transformasi ini disebabkan oleh aksi dehidrogenase laktat enzim.

Laktat

Laktat adalah substrat glukoneogenik penting dari tubuh manusia dan begitu cadangan glikogen habis, konversi laktat menjadi glukosa membantu mengisi kembali cadangan glikogen di otot dan hati..

Piruvat

Di sisi lain, melalui reaksi yang membentuk siklus glukosa-alanin, transaminasi piruvat terjadi.

Ini ditemukan di jaringan hati ekstra, membuat transformasi piruvat menjadi alanin, yang merupakan salah satu substrat glukoneogenik penting lainnya..

Dalam kondisi ekstrem puasa berkepanjangan atau perubahan metabolisme lainnya, katabolisme protein akan menjadi sumber asam amino glukogenik sebagai pilihan terakhir. Ini akan membentuk perantara siklus Krebs dan menghasilkan oksaloasetat.

Gliserol dan lainnya

Gliserol adalah satu-satunya substrat glukoneogenik penting yang timbul dari metabolisme lipid.

Ini dilepaskan selama hidrolisis triasilgliserida, yang disimpan dalam jaringan adiposa. Ini ditransformasikan oleh reaksi berturut-turut fosforilasi dan dehidrogenasi menjadi dihidroksiaseton fosfat, yang mengikuti rute glukoneogenik untuk membentuk glukosa.

Di sisi lain, beberapa asam lemak rantai ganjil bersifat glukoneogenik.

Regulasi glukoneogenesis

Salah satu kontrol pertama glukoneogenesis dilakukan oleh asupan makanan dengan kandungan karbohidrat yang rendah, yang menyebabkan kadar glukosa normal dalam darah.

Sebaliknya, jika asupan karbohidrat rendah, rute glukoneogenesis akan menjadi penting untuk memenuhi kebutuhan glukosa organisme..

Ada faktor lain yang terlibat dalam regulasi timbal balik antara glikolisis dan glukoneogenesis: kadar ATP. Ketika mereka tinggi, glikolisis dihambat, sementara glukoneogenesis diaktifkan.

Sebaliknya terjadi dengan kadar AMP: jika tinggi, glikolisis diaktifkan, tetapi glukoneogenesis dihambat.

Dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim spesifik dalam glukoneogenesis ada titik kontrol tertentu. Yang mana Konsentrasi substrat enzimatik dan kofaktor seperti Mg2+, dan keberadaan aktivator seperti fosfofruktokinase.

Phosphofructokinase diaktifkan oleh AMP dan pengaruh hormon pankreas insulin, glukagon dan bahkan beberapa glukokortikoid.

Referensi

  1. Mathews, Holde, dan Ahern. (2002). Biokimia (edisi ke-3). Madrid: PEARSON
  2. Wikibooks. (2018). Prinsip Biokimia / Glukoneogenesis dan Glikogenesis. Diambil dari: en.wikibooks.org
  3. Shashikant Ray. (Desember 2017). Regulasi, Pengukuran, dan Gangguan Glukoneogenesis. Diambil dari: researchgate.net
  4. Glukoneogenesis [PDF] Diambil dari: imed.stanford.edu
  5. Kuliah 3-Glikolisis dan Glukoneogenesis. [PDF] Diambil dari: chem.uwec.edu
  6. Glukoneogenesis [PDF] Diambil dari: chemistry.creighton.edu