Глюконеогенеза

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Глюконеогенеза с представени ключови ензими. Много от метаболитните стъпала са идентични с тези при гликолизата.

Глюконеогенезата е метаболитен път, при който се образува глюкоза от невъглехидратни въглеродни субстрати като лактат, глицерол и глюкогенни аминокиселини.

Това е един от двата основни механизма, които хората и много други животни използват, за да поддържат нивата на глюкоза в кръвта и да предотвратяват хипогликемия. Друго средство за поддържане на нивата на кръвната захар е разграждането на гликоген - гликогенолизата. [1]

Глюконеогенезата е повсеместен процес, застъпен в растения, животни, гъби, бактерии и други микроорганизми.[2] При животни, глюконеогенезата се извършва главно в черния дроб и в по-малка степен в кортекса на бъбрека. Този процес се осъществява през периоди на гладуване, нисковъглехидратни диети или интензивна тренировка и е силно ендергоничен. Пътят, водещ от пируват до глюкозо-6-фосфат изисква 4 молекули АТФ и 2 молекули на ГТФ. Глюконеогенезата често е свързана с кетоза. Глюконеогенезата също е мишена при терапията на диабет тип II, като например метформин, който инхибира образуването на глюкоза и стимулира поемането на глюкозата от клетките.[3]

Включване в глоконеогенезата[редактиране | edit source]

Лактатът се транспортира обратно до черния дроб от мускулите (цикъл на Кюри), където се превръща в пируват с помощта на ензима лактат дехидрогеназа. Пируватът е първият субстрат на метаболитната пътека, който може да се използва за генериране на глюкоза. [4]

Всички междинни метаболити от цикъла на Кребс, аминокиселини (различни от лизин или левцин) и глицерол може да функционират като субстрати за глюконеогенезата, чрез превръщане до оксалацетат [4] Трансаминирането или дезаминирането на аминокиселините улеснява въвеждането на въглеродните им скелети в цикъла директно (както пируват или оксалацетат), или косвено чрез цикъла на лимонената киселина.

Възможно ли е мастни киселини да бъдат конвертирани в глюкоза при животните е един отдавнашен въпрос в областта на биохимията.[5] Известно е, че нечетните дълговерижни мастни киселини може да се окисляват до пропионил-КоА, прекурсор за сукцинил-КоА, който може да бъде превърнат в пируват и влиза в глюконеогенезата. При растения и по-специално семената, глиоксалатния цикъл може да се използва за конвертиране на мастни киселини (ацетат) в първичен източник на въглерод на организма. Глиоксалатният цикъл произвежда четири въглеродната малатна киселина (дикарбоксилна), която може да влезе глюконеогенезата. [4]

Съществуването на глиоксалатния цикъла при хора не е установено и е широко разпространено схващането, че мастните киселини не могат да бъдат преобразувани в глюкоза в хората директно. Въглерод-14 , обаче, е установен в глюкоза, когато е доставен от мастни киселини. [6]

Глицеролът, който е част от траацилгицеридите, може да бъдат използвани в глюконеогенезата.

Реакции[редактиране | edit source]

Глюконеогенезата е път, който се състои от единадесет ензимно катализира реакции. Може да започне в митохондриите или цитоплазмата, в зависимост от субстрата, който се използва. Много от реакциите са обратими и идентични с тези при гликолизата.

  • Глюконеогенеза започва в митохондриите с образуване на оксалацетат чрез карбоксилиране на пируват. За тази реакция се изисква една молекула на АТФ и се катализира от пируват карбоксилаза. Този ензим се стимулира от високи нива на ацетил-CoA (произведени в β-окисление в черния дроб) и инхибира от високи нива на АДТ.
  • Оксалацетат се редуцура до малат чрез използване на НАДН, необходима стъпка за транспорта от митохондриите.
  • Малатът се окислява до оксалацетат от НАД+ в цитоплазмата, където протичат останалите стъпки на глюконеогенезата.
  • Оксалацетатът се декарбоксилира и фосфорилира да се получи фосфоенолпируват реакция катализирана от фосфоенолпируват карбоксикиназа. Една молекула на ГТФ се хидролизира до ГДФ при тази реакция.
  • Следващите стъпки в глюконеогенезата са същите като при гликолизата, но в обратна посока. Въпреки това, фруктозо-1,6-бисфосфатаза преобразува фруктозо-1,6-бисфосфат до фруктозо-6-фосфат, като се нуждае от една водна молекула и освобождаване фосфат. Това е и стъпката на ограничаване на скоростта на глюконеогенезата.
  • Глюкозо-6-фосфат се формира от фруктоза 6-фосфат от фосфоглюкоизомераза. Глюкозо-6-фосфат може да се използва в други метаболитни пътища или да се дефосфорилира до глюкоза.
  • Крайната реакция на глюконеогенезата, образуването на глюкоза, се осъществява в лумена на ендоплазмения ретикулум, където глюкозо-6-фосфата се хидролизира за да получи глюкоза.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Silva, Pedro. The Chemical Logic Behind Gluconeogenesis. // Посетен на September 8, 2009.
  2. David L Nelson and Michael M Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. USA, Worth Publishers, 2000. ISBN 1-57259-153-6. с. 724.
  3. Hundal R, Krssak M, Dufour S, Laurent D, Lebon V, Chandramouli V, Inzucchi S, Schumann W, Petersen K, Landau B, Shulman G. Mechanism by Which Metformin Reduces Glucose Production in Type 2 Diabetes. // Diabetes 49 (12). 2000. DOI:10.2337/diabetes.49.12.2063. с. 2063–9. Free full textPDF (82 KiB)
  4. а б в Garrett, Reginald H. и др. Principles of Biochemistry with a Human Focus. USA, Brooks/Cole, Thomson Learning, 2002. ISBN 0-03-097369-4. с. 578, 585.
  5. Figueiredo, Luis F., Stefan Schuster, Christoph Kaleta, David A. Fell. Can sugars be produced from fatty acids? A test case for pathway analysis tools. // Bioinformatics 25 (1). 2009. DOI:10.1093/bioinformatics/btn621. с. 152–158.
  6. Weinman, E.O., et al.. Conversion of fatty acids to carbohydrate: application of isotopes to this problem and role of the Krebs cycle as a synthetic pathway. // Physiol. Rev. 37 (2). 1957. с. 252–72.