GLUCONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari produk non-karbohidrat. Produk atau metabolit tersebut terutama asam laktat dan piruvat, yang disebut asam amino glikogenik, gliserol, dan sejumlah senyawa lainnya. Dengan kata lain, prekursor glukosa dalam glukoneogenesis dapat berupa piruvat atau senyawa apa pun yang dikonversi menjadi piruvat selama katabolisme atau salah satu produk antara dari siklus asam tricarboxylic.

Pada vertebrata, glukoneogenesis paling kuat di sel-sel hati dan ginjal (dalam zat kortikal).

Sebagian besar tahapan glukoneogenesis adalah reaksi glikolisis terbalik. Hanya 3 reaksi glikolisis (heksokinase, fosfo-fruktokinase, dan piruvat kinase) yang ireversibel, oleh karena itu, enzim lain digunakan dalam proses glukoneogenesis dalam 3 tahap. Pertimbangkan jalur sintesis glukosa dari piruvat.

Pembentukan fosfoenolpiruvat dari piruvat. Sintesis fosfoenolpiruvat dilakukan dalam beberapa tahap. Awalnya piruvat di bawah pengaruh piruvat karboksilase dan dengan partisipasi CO₂ dan ATP dikarboksilasi untuk membentuk oksaloasetat:

Kemudian, sebagai hasil dari dekarboksilasi dan fosforilasi di bawah pengaruh enzim fosfoenolpiruvat karboksilase, oksaloasetat dikonversi menjadi fosfoenolpiruvat. Donor residu fosfat dalam reaksi adalah guanosine triphosphate (GTP):

Telah ditetapkan bahwa enzim sitosol dan mitokondria terlibat dalam pembentukan fosfoenolpiruvat.

Tahap pertama sintesis berlangsung di mitokondria (Gambar 10.6). Piruvat karboksilase, yang mengkatalisasi reaksi ini, adalah enzim mitokondria alosterik. Asetil-KoA diperlukan sebagai aktivator alosterik dari enzim ini. Membran mitokondria tidak tembus terhadap oksaloasetat yang dihasilkan. Yang terakhir ada di sini, di mitokondria, dikembalikan ke malat:

Reaksi berlangsung dengan partisipasi dehidrogenase malat tergantung NAD mitokondria. Dalam mitokondria, rasio NADH / NAD + relatif tinggi, dan oleh karena itu okslamasetat intramitochondrial mudah dikembalikan ke malat, yang dengan mudah meninggalkan mitokondria melalui membran mitokondria. Dalam sitosol, rasio NADH / NAD + sangat rendah, dan malat kembali teroksidasi dengan partisipasi sitoplasma NAD-dependen malate dehydrogenase:

Konversi lebih lanjut oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat terjadi dalam sitosol sel.

Transformasi fruktosa-1,6-bifosfat menjadi fruktosa-6-fosfat. Sebagai hasil dari serangkaian reaksi glikolisis reversibel, fosfo-enolpyruvat yang terbentuk dari piruvat berubah menjadi fruktosa-1,6-bifosfat. Ini diikuti oleh reaksi fosfofruktokinase, yang bersifat ireversibel. Glukoneogenesis mem-bypass reaksi endergonik ini. Konversi fruktosa-1,6-bis-fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat dikatalisis oleh fosfatase spesifik:

Fig. 10.6. Pembentukan fosfoenol-piruvat dari piruvat. 1 - piruvat karboksilase; 2 - malate dehydrogenase (mitochondrial); 3-malate dehydrogenase (sitoplasma); 4 - kinase phosphoenolpyruvate-carboxy.

Fig. 10.7. Glikolisis dan glukoneogenesis. Panah merah menunjukkan jalur "pintas" glukoneogenesis dalam biosintesis glukosa dari piruvat dan laktat; angka dalam lingkaran menunjukkan tahap glikolisis yang sesuai.

Pembentukan glukosa dari glukosa-6-fosfat. Dalam tahap reversibel berikutnya dari biosintesis glukosa, fruktosa-6-fosfat dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat. Yang terakhir dapat terdefosforilasi (mis., Reaksi melewati reaksi hexokinase) di bawah pengaruh enzim glukosa-6-fosfatase:

Dalam gbr. 10.7 menyajikan "bypass" reaksi glukoneogenesis dalam biosintesis glukosa dari piruvat dan laktat.

Regulasi glukoneogenesis. Poin penting dalam regulasi glukoneogenesis adalah reaksi yang dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Peran modulator alosterik positif dari enzim ini dilakukan oleh asetil-KoA. Dengan tidak adanya asetil CoA, enzim hampir sepenuhnya tanpa aktivitas. Ketika mitokondria asetil-KoA terakumulasi dalam sel, biosintesis glukosa dari piruvat meningkat. Diketahui bahwa asetil-KoA secara simultan merupakan modulator negatif dari kompleks piruvat dehidrogenase (lihat di bawah). Akibatnya, akumulasi asetil CoA memperlambat dekarboksilasi oksidatif piruvat, yang juga berkontribusi terhadap konversi yang terakhir menjadi glukosa.

Poin penting lainnya dalam regulasi glukoneogenesis adalah reaksi yang dikatalisis oleh fruktosa-1,6-bisphosphatase, enzim yang dihambat oleh AMP. AMP memiliki efek sebaliknya pada fosfofruktokinase, yaitu untuk enzim ini merupakan aktivator alosterik. Pada konsentrasi AMP yang rendah dan kadar ATP yang tinggi, glukoneogenesis distimulasi. Sebaliknya, ketika rasio ATP / AMP kecil, pemecahan glukosa diamati dalam sel.

Pada 1980, sekelompok peneliti Belgia (G. Hers dkk.) Menemukan fruktosa-2,6-bifosfat dalam jaringan hati, yang merupakan pengatur kuat aktivitas dua enzim yang terdaftar:

Fruktosa 2,6-bifosfat mengaktifkan fosfofruktokinase dan menghambat fruktosa-1,6-bifosfatase. Peningkatan kadar fruktosa-2,6-bis-fosfat dalam sel berkontribusi pada peningkatan glikolisis dan penurunan laju glukoneogenesis. Dengan mengurangi konsentrasi fruktosa-2,6-bifosfat, yang terjadi adalah sebaliknya.

Telah ditetapkan bahwa biosintesis fruktosa-2,6-bifosfat berasal dari fruktosa-6-fosfat dengan partisipasi ATP, dan dipecah menjadi fruktosa-6-fosfat dan fosfat anorganik. Biosintesis dan dekomposisi fruktosa-2,6-bis-fosfat dikatalisis oleh enzim yang sama, yaitu Enzim ini bersifat bifungsional, memiliki aktivitas fosfokinase dan fosfatase:

Juga diperlihatkan bahwa enzim bifungsional pada gilirannya diatur oleh fosforilasi yang bergantung pada cAMP. Fosforilasi menyebabkan peningkatan aktivitas fosfatase dan penurunan aktivitas fosfatase enzim enzim bifungsional. Mekanisme ini menjelaskan efek cepat dari hormon, khususnya glukagon, pada tingkat fruktosa 2,6-bifosfat dalam sel (lihat Bab 16).

Aktivitas enzim bifungsional juga diatur oleh metabolit tertentu, di antaranya glikolol-3-fosfat adalah yang paling penting. Efek gliserol-3-fosfat pada enzim dalam arahnya mirip dengan efek yang diamati ketika fosforilasi oleh kinase protein tergantung-cAMP.

Saat ini, fruktosa-2,6-bifosfat, selain hati, juga ditemukan di organ dan jaringan hewan lain, serta pada tanaman dan mikroorganisme.

Telah terbukti bahwa glukoneogenesis juga dapat diatur secara tidak langsung, yaitu melalui perubahan aktivitas enzim yang tidak terlibat langsung dalam sintesis glukosa. Dengan demikian, ditetapkan bahwa enzim glikolisis piruvatkinase ada dalam 2 bentuk - L dan M. Bentuk L (dari bahasa Inggris. Hati - hati) berlaku dalam jaringan yang mampu glukoneogenesis. Bentuk ini dihambat oleh kelebihan ATP dan beberapa asam amino, khususnya, al-Nin. Bentuk-M (dari bahasa Inggris. Otot - otot) tidak tunduk pada peraturan tersebut. Dalam kondisi pasokan energi yang cukup ke sel, bentuk L piruvat kinase terhambat. Sebagai konsekuensi dari penghambatan, glikolisis melambat dan kondisi kondusif untuk glukoneogegenesis dibuat.

Akhirnya, menarik untuk dicatat bahwa ada hubungan erat antara glikolisis, yang terjadi secara intensif dalam jaringan otot selama aktivitas aktifnya, dan glukogenogenesis, terutama karakteristik jaringan hati. Dengan aktivitas otot maksimum sebagai akibat peningkatan glikolisis, kelebihan asam laktat berdifusi ke dalam darah dan sebagian besar berubah menjadi glukosa (glukoneogenesis) di hati. Glukosa tersebut kemudian dapat digunakan sebagai substrat energi yang diperlukan untuk aktivitas jaringan otot. Hubungan antara proses glikolisis dalam jaringan otot dan glukoneogenesis di hati dapat direpresentasikan sebagai skema:

Glukoneogenesis di hati

Pembentukan glukosa dari laktat. Laktat terbentuk di otot yang bekerja secara intensif atau di dalam sel dengan metode katabolisme glukosa dominan anaerob memasuki darah dan kemudian ke hati. Di hati, rasio NADH / NAD + lebih rendah daripada di otot yang berkontraksi, oleh karena itu reaksi dehidrogenase laktat berlangsung dalam arah yang berlawanan, yaitu. menuju pembentukan piruvat dari laktat. Selanjutnya, piruvat terlibat dalam glukoneogenesis, dan glukosa yang dihasilkan memasuki darah dan diserap oleh otot rangka. Urutan peristiwa ini disebut "siklus glukosa-laktat "atau" siklus Corey".

Siklus Corey melakukan 2 fungsi penting: 1 - menyediakan untuk pemanfaatan laktat; 2 - mencegah akumulasi laktat dan, sebagai akibatnya, penurunan pH yang berbahaya (asidosis laktat). Bagian piruvat yang terbentuk dari laktat dioksidasi oleh hati menjadi CO₂ dan H.₂A. Energi oksidasi dapat digunakan untuk mensintesis ATP, yang diperlukan untuk reaksi glukoneogenesis.

Pembentukan glukosa dari asam amino. Asam amino, yang, ketika dikatabolisme, berubah menjadi piruvat atau metabolit dari siklus sitrat, dapat dianggap sebagai prekursor potensial glukosa dan glikogen dan disebut glikogenik. Sebagai contoh, oxa-loacetate, yang terbentuk dari asam aspartat, merupakan produk antara dari siklus sitrat dan glukoneogenesis. Dari semua asam amino yang memasuki hati, sekitar 30% adalah alanin. Ini karena pemecahan protein otot menghasilkan asam amino, banyak di antaranya segera dikonversi menjadi piruvat, atau pertama menjadi oksaloasetat, dan kemudian menjadi piruvat. Yang terakhir dikonversi menjadi alanin, memperoleh kelompok amino dari asam amino lainnya. Alanin dari otot diangkut oleh darah ke hati, di mana ia diubah lagi menjadi piruvat, yang sebagian teroksidasi dan sebagian dimasukkan ke dalam neogenesis glukosa. Oleh karena itu, ada urutan kejadian berikut (siklus glukosa-alanin): glukosa dalam otot → piruvat dalam otot → alanin dalam otot → alanin di hati → glukosa di hati → glukosa di otot. Seluruh siklus tidak mengarah pada peningkatan jumlah glukosa di otot, tetapi itu memecahkan masalah transportasi nitrogen amino dari otot ke hati dan mencegah asidosis laktat.

Pembentukan glukosa dari gliserol. Gliserol dibentuk oleh hidrolisis triasilgliserol, terutama dalam jaringan adiposa. Hanya jaringan-jaringan yang memiliki enzim gliserol kinase, misalnya, hati, ginjal, yang dapat menggunakannya. Enzim yang bergantung pada ATP ini mengkatalisis konversi gliserol menjadi α-gliserofosfat (gliserol-3-fosfat). Ketika gliserol-3-fosfat termasuk dalam glukoneogenesis, ia didehidrasi dengan dehidrogenase yang tergantung NAD untuk membentuk dihidroksiasetonfosfat, yang selanjutnya diubah menjadi glukosa.

35.35 Gagasan jalur pentosa fosfat transformasi glukosa. Reaksi oksidatif (ke tahap ribulosa-5-fosfat). Distribusi dan hasil total dari jalur ini (pembentukan pentosa, NADPH dan energi)

Jalur pentosa fosfat, juga disebut heksomonofosfat pirau, berfungsi sebagai alternatif dengan oksidasi glukosa-6-fosfat. Jalur pentosa fosfat terdiri dari 2 fase (bagian) - oksidatif dan non-oksidatif.

Pada fase oksidatif, glukosa-6-fosfat mengoksidasi secara ireversibel menjadi pentosa - ribulosa-5-fosfat, dan NADPH tereduksi terbentuk. Pada fase non-oksidatif, ribulosa-5-fosfat dikonversi secara reversibel menjadi ribosa-5-fosfat dan metabolit glikolisis. Jalur pentosa fosfat menyediakan sel dengan ribosa untuk mensintesis nukleotida purin dan pirimidin dan menghidrogenasi NADPH koenzim, yang digunakan dalam proses regeneratif. Persamaan total dari jalur pentosa fosfat dinyatakan sebagai berikut:

3 Glukosa-6-fosfat + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 Fructose-6-phosphate + Glyceraldehyde-3-phosphate.

Enzim jalur pentosa fosfat, serta enzim glikolisis, terlokalisasi dalam sitosol. Jalur pentosa fosfat paling aktif terjadi di jaringan adiposa, hati, korteks adrenal, eritrosit, kelenjar susu selama laktasi, testis.

Di bagian oksidatif dari jalur pentosa fosfatglukosa-6-fosfat mengalami dekarboksilasi oksidatif, menghasilkan pembentukan pentosa. Langkah ini mencakup 2 reaksi dehidrogenasi.

Reaksi dehidrogenasi pertama - konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukololakton-6-fosfat - dikatalisis oleh NADP + -dependen glukosa-6-fosfat dehidrogenase dan disertai dengan oksidasi kelompok aldehida pada atom karbon pertama dan pembentukan satu molekul NADPH yang diperkecil. Selanjutnya, glukololakton-6-fosfat dengan cepat dikonversi menjadi 6-fosfoglukonat dengan partisipasi enzim glukololakton hidratase. Enzim 6-phosphogluconate dehydrogenase mengkatalisasi reaksi dehidrogenasi kedua dari bagian pengoksidasi, di mana dekarboksilasi juga terjadi. Dalam hal ini, rantai karbon dipersingkat oleh satu atom karbon, ribulosa-5-fosfat dan molekul NADPH terhidrogenasi kedua terbentuk. NADPH yang dipulihkan menghambat enzim pertama dari tahap oksidatif dari jalur pentosa fosfat - glukosa-6-fosfat dehidrogenase. Konversi NADPH ke keadaan teroksidasi NADP + menyebabkan penghambatan enzim yang lebih lemah. Kecepatan reaksi yang sesuai meningkat, dan jumlah NADPH yang lebih besar terbentuk.

Persamaan total dari tahap oksidasi pentosa fosfatjalur dapat direpresentasikan sebagai:

Reaksi oksidasi adalah sumber utama NADPH dalam sel. Koenzim terhidrogenasi memasok hidrogen dengan proses biosintesis, reaksi redoks yang melibatkan perlindungan sel terhadap spesies oksigen reaktif.

Tahap oksidatif dari pembentukan pentosa dan tahap non-oksidatif (jalur pengembalian pentosa ke heksosa) bersama-sama membentuk proses siklus. Proses semacam itu dapat dijelaskan oleh persamaan umum:

Ini berarti bahwa 6 molekul glukosa-5-fosfat (pentosa) dan 6 molekul CO terbentuk dari 6 molekul glukosa₂. Enzim fase non-oksidatif mengubah 6 molekul ribulosa-5-fosfat menjadi 5 molekul glukosa (heksosa). Ketika reaksi ini dilakukan secara berurutan, satu-satunya produk yang bermanfaat adalah NADPH, yang terbentuk dalam fase oksidatif dari jalur pentosa fosfat. Proses ini disebut siklus pentosa fosfat. Aliran siklus pentosa fosfat memungkinkan sel untuk menghasilkan NADPH, yang diperlukan untuk sintesis lemak, tanpa mengakumulasi pentosa.

Energi yang dilepaskan selama pemecahan glukosa diubah menjadi energi donor hidrogen berenergi tinggi - NADPH. NADPH terhidrogenasi berfungsi sebagai sumber hidrogen untuk sintesis reduktif, dan energi NADPH dikonversi dan disimpan dalam zat yang baru disintesis, seperti asam lemak, dilepaskan selama katabolisme dan digunakan oleh sel.

Glukoneogenesis

Konten

Glukoneogenesis adalah proses pembentukan di hati dan sebagian dalam zat kortikal ginjal (sekitar 10%) molekul glukosa dari molekul senyawa organik lainnya - sumber energi, seperti asam amino bebas, asam laktat, gliserol. Asam lemak mamalia gratis tidak digunakan untuk glukoneogenesis.

Tahap-tahap glukoneogenesis mengulangi tahap-tahap glikolisis dalam arah yang berlawanan dan dikatalisis oleh enzim yang sama kecuali untuk 4 reaksi:

• Konversi piruvat menjadi oksaloasetat (enzim piruvat karboksilase)
• Transformasi oksaloasetat dalam phosphoenolpyruvate (enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase)
• Konversi fruktosa-1,6-difosfat menjadi fruktosa-6-fosfat (enzim fruktosa-1,6-difosfatase)
• Konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa (enzim glukosa-6-fosfatase)

Persamaan total glukoneogenesis: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Peran dalam tubuh Sunting

Ketika puasa dalam tubuh manusia secara aktif digunakan cadangan nutrisi (glikogen, asam lemak). Mereka dipecah menjadi asam amino, asam keto dan senyawa non-karbohidrat lainnya. Sebagian besar senyawa ini tidak dikeluarkan dari tubuh, tetapi didaur ulang. Zat diangkut oleh darah ke hati dari jaringan lain, dan digunakan dalam glukoneogenesis untuk sintesis glukosa - sumber utama energi dalam tubuh. Jadi, ketika tubuh habis, glukoneogenesis adalah pemasok utama substrat energi.

Efek alkohol pada glukoneogenesis

Ada aspek lain yang harus diingat ketika mempertimbangkan glukoneogenesis dari sudut pandang biologi manusia dan kedokteran. Konsumsi alkohol dalam jumlah besar secara dramatis menghambat glukoneogenesis di hati, sehingga menurunkan kadar glukosa darah. Kondisi ini disebut hipoglikemia. Efek alkohol ini mempengaruhi terutama setelah aktivitas fisik yang berat atau perut kosong. Jika seseorang minum alkohol setelah bekerja keras dan lama, kadar glukosa dalam darah bisa turun hingga 40 atau bahkan 30% dari normanya. Hipoglikemia mempengaruhi fungsi otak. Ini sangat berbahaya bagi daerah-daerah yang mengontrol suhu tubuh, sehingga, misalnya, di bawah pengaruh hipoglikemia, suhu tubuh dapat turun 2 ° C atau lebih (bila diukur dalam rektum). Jika seseorang diberikan kondisi seperti itu untuk minum larutan glukosa, maka suhu tubuh normal akan cepat pulih. Kebiasaan lama, yang diresepkan memberi orang yang lapar atau lelah wiski atau brendi kepada mereka yang diselamatkan di laut atau di padang pasir, secara fisiologis tidak bisa dibenarkan dan bahkan berbahaya; dalam kasus seperti itu, glukosa harus diberikan.

Glukoneogenesis, pengecilan otot, dan penyembuhan luka yang buruk

Glucagon mulai menstimulasi glukoneogenesis setelah sekitar 6 jam puasa, tetapi stimulasi intensif glukoneogenesis terjadi setelah puasa 32 jam ketika hormon kortisol diaktifkan. Catatan: hormon kortisol glukokortikosteroid adalah steroid katabolik. Ini mengaktifkan pemecahan protein otot dan jaringan lain menjadi asam amino, yang bertindak sebagai prekursor glukosa dalam glukoneogenesis. Atrofi otot adalah ukuran penting yang harus diambil untuk menyediakan glukosa ke otak. Oleh karena itu, perlu untuk menyediakan makanan tambahan untuk pasien yang baru pulih dari operasi atau cedera yang luas (misalnya, sindrom pemerasan jangka panjang atau luka bakar parah). Jika pasien tidak menerima jumlah makanan yang cukup, proses katabolik mendominasi dalam tubuhnya dan terjadi penipisan otot dan jaringan. Agar luka sembuh, perlu untuk memperkuat proses anabolik, yang membutuhkan makanan tambahan.

Glikolisis dan glukoneogenesis saling melengkapi

Karena sintesis dan oksidasi glukosa sangat penting untuk keberadaan sel (glikolisis) dan seluruh organisme (glukoneogenesis), pengaturan proses ini memenuhi tuntutan organ dan jaringan dalam berbagai kondisi keberadaan.

Karena oksidasi glukosa glikolitik

• adalah cara mendapatkan energi dalam kondisi aerob dan anaerob, itu terus terjadi di semua sel dan, tentu saja, harus dan akan diaktifkan ketika sel bekerja lebih efisien, misalnya, kontraksi miosit, pergerakan neutrofil;
• Jika gliserol dan asetil-ScoA digunakan untuk mensintesis lemak dalam hepatosit dan adiposit, oksidasi ini diaktifkan dengan kelebihan glukosa dalam sel-sel ini.

Glukoneogenesis, sebagai pembentukan glukosa di hati dari sumber non-karbohidrat, diperlukan:

• selama hipoglikemia selama beban otot - sintesis glukosa dari asam laktat, berasal dari otot yang bekerja, dan dari gliserol, yang terbentuk selama mobilisasi lemak;
• dengan hipoglikemia dengan puasa singkat (hingga 24 jam) - sintesis terutama dari asam laktat, terus menerus memasuki hati dari eritrosit,
• dengan hipoglikemia selama puasa berkepanjangan - terutama sintesis dari asam amino yang terbentuk selama katabolisme protein, dan juga dari asam laktat dan gliserin.

Jadi, glukoneogenesis, yang terjadi di hati, menyediakan semua sel dan organ lain (sel darah merah, jaringan saraf, otot, dll.) Dengan glukosa, di mana proses yang membutuhkan glukosa aktif. Masuknya glukosa ke dalam sel-sel ini juga diperlukan untuk menjaga konsentrasi oksaloasetat dan untuk memastikan pembakaran dalam TCA asetil-SKOA yang berasal dari asam lemak atau badan keton.

Secara umum, dua cara mengatur glikolisis dan glukoneogenesis dapat dibedakan: hormon dengan partisipasi hormon dan metabolisme, yaitu menggunakan produk antara atau metabolisme glukosa akhir.

Ada tiga area utama di mana proses ini diatur:

• Reaksi glikolisis pertama,
• reaksi glikolisis ketiga dan reversibel padanya,
• reaksi glikolisis kesepuluh dan reversibel untuk itu.

Regulasi glukoneogenesis

Aktivasi hormonal glukoneogenesis dilakukan oleh glukokortikoid, yang meningkatkan sintesis piruvat karboksilase, fosfoenolpiruvat karboksibase, fruktosa-1,6-difosfatase. Glukagon menstimulasi enzim yang sama melalui mekanisme adenilat siklase melalui fosforilasi.

Energi untuk glukoneogenesis berasal dari β-oksidasi asam lemak. Produk akhir dari oksidasi ini, asetil-SCAA, secara alogenik merangsang aktivitas enzim glukoneogenesis pertama, piruvat karboksilase. Selain itu, fruktosa-1,6-difosfatase distimulasi dengan partisipasi ATP.

Faktor hormonal dan metabolisme yang mengatur glikolisis dan glukoneogenesis

Regulasi glikolisis

Regulasi hormonal

Di hati, glikolisis dirangsang oleh insulin, yang meningkatkan jumlah enzim glikolisis kunci (hexokinase, fosfofruktokinase, piruvat kinase).

Di hati, aktivitas glukokinase, kecuali insulin, diatur oleh hormon lain:

• aktivasi disebabkan oleh inti anon,
• aktivitasnya menekan glukokortikoid dan estrogen.

Di jaringan lain, aktivitas hexokinases

• naik oleh hormon tiroid,
• menurun oleh glukokortikoid dan somatotropin.

Regulasi metabolik

Hexokinase sel-sel non-hati dihambat oleh produk dari reaksinya sendiri, glukosa-6-fosfat.

Fosfofruktokinase:

• diaktifkan oleh AMP dan substratnya sendiri (fruktosa-6-fosfat),
• dihambat - ATP, asam sitrat, asam lemak.

Piruvat kinase diaktifkan oleh fruktosa-1,6-difosfat (pengaturan positif langsung).

Molekul AMP, merangsang glikolisis, terbentuk dalam reaksi adenilat kinase, diaktifkan ketika kelebihan ADP muncul. Khususnya dengan jelas, nilai dari regulasi semacam itu memanifestasikan dirinya dalam kerja otot:

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah proses pembentukan di hati dan sebagian dalam zat kortikal ginjal (sekitar 10%) molekul glukosa dari molekul senyawa organik lainnya - sumber energi, seperti asam amino bebas, asam laktat, gliserol. Asam lemak mamalia gratis tidak digunakan untuk glukoneogenesis.

Konten

Tahapan glukoneogenesis

Tahap-tahap glukoneogenesis mengulangi tahap-tahap glikolisis dalam arah yang berlawanan dan dikatalisis oleh enzim yang sama kecuali untuk 4 reaksi:

1. Konversi piruvat menjadi oksaloasetat (enzim piruvat karboksilase)
2. Transformasi oksaloasetat dalam phosphoenolpyruvate (enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase)
3. Konversi fruktosa-1,6-difosfat menjadi fruktosa-6-fosfat (enzim fruktosa-1,6-difosfatase)
4. Konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa (enzim glukosa-6-fosfatase)

Persamaan glukoneogenesis total: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n [1].

Berperan dalam tubuh

Ketika puasa dalam tubuh manusia secara aktif digunakan cadangan nutrisi (glikogen, asam lemak). Mereka dipecah menjadi asam amino, asam keto dan senyawa non-karbohidrat lainnya. Sebagian besar senyawa ini tidak dikeluarkan dari tubuh, tetapi didaur ulang. Zat diangkut oleh darah ke hati dari jaringan lain, dan digunakan dalam glukoneogenesis untuk sintesis glukosa - sumber utama energi dalam tubuh. Jadi, ketika tubuh habis, glukoneogenesis adalah pemasok utama substrat energi.

Catatan

1. ↑ Biokimia visual. Jan Kohlman, Rem Klaus-Heinrich, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, hal.302

Tautan

• Temukan dan atur dalam bentuk tautan catatan kaki ke sumber-sumber terkemuka yang mengkonfirmasi tertulis.
• Tambahan artikel (artikel ini terlalu pendek atau hanya berisi definisi kamus).

Wikimedia Foundation. 2010

Lihat apa "Glukoneogenesis" dalam kamus lain:

glukoneogenesis - glukoneogenesis... Referensi-kamus kamus ortografis

GLUCONEOGENESIS - proses pembentukan glukosa dalam tubuh hewan (terutama di hati) dari protein, lemak dan zat lain selain karbohidrat, misalnya, dari gliserin... Large Encyclopedic Dictionary

GLUCONEOGENESIS - biochem. pembentukan glukosa dari prekursor non-karbohidrat. Pusat umum, cara G. dalam organisme hidup adalah biosintesis glukosa dari piruvat menjadi piruvat. Persamaan umum G: 2 piruvat + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Kamus ensiklopedis biologi

glukoneogenesis - lihat glukogenesis. (Sumber: "Mikrobiologi: Daftar Istilah", N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Kamus Mikrobiologi

glukoneogenesis - n., jumlah sinonim: 1 • reaksi (33) Kamus Sinonim ASIS. V.N. Trishin. 2013... Kamus Sinonim

glukoneogenesis - - biosintesis glukosa, menghasilkan mirip dengan glikolisis, tetapi dalam arah yang berlawanan... Glosarium singkat istilah biokimia

Glukoneogenesis - Biosintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat seperti piruvat, asam amino, gliserin [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Topik bioteknologi EN glukoneogenesis... Buku referensi penerjemah teknis

Glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dalam tubuh hewan (terutama di hati) dari protein, lemak, dan zat lain (bukan dari karbohidrat), misalnya, dari gliserol. * * * GLUCONEOGENESIS GLUCONEOGENESIS, proses pembentukan glukosa dalam tubuh hewan...... Kamus ensiklopedis

GLUCONEOGENESIS - (dari bahasa Yunani. Glykys sweet, neos new and genesis birth, lineage), sintesis monosaccharides (Ch. Arg. Glukosa) dari prekursor non-karbohidrat yang terjadi dalam sel hidup di bawah aksi enzim. G. dilakukan dengan arah yang berlawanan...... Ensiklopedia kimia

GLUCONEOGENESIS - proses pembentukan glukosa dalam organisme hewan (terutama di hati) dari protein, lemak, dll. Di (bukan dari karbohidrat), misalnya. dari gliserin. Capercaillie: laki-laki dan perempuan saat ini (di atas)... Ilmu alam. Kamus ensiklopedis

Glukoneogenesis. Peran hati dalam metabolisme karbohidrat;

Pelepasan ATP dalam dekomposisi glukosa aerobik.

Pembentukan ATP selama glikolisis dapat dilanjutkan dengan dua cara:

1. Fosforilasi substrat, ketika untuk sintesis ATP dari ADP dan H₃Ro₄ energi ikatan makroergik dari substrat digunakan.

2. Fosforilasi oksidatif karena energi dari elektron dan transfer proton sepanjang CPE (jaringan respirasi kompleks).

Dalam kondisi aerobik, 2 molekul NADH → rantai pernapasan "disimpan" dan membentuk 3 · 2 = 6 molekul ATP. (Rantai pengoksidasi NADH memiliki 3 titik fosforilasi - ini adalah I, III, IV. Kompleks rantai pernapasan per molekul O₂ - 3 molekul H₃Ro₄. (P / O = 3) adalah koefisien fosforilasi. Dengan memperhitungkan 2 molekul ATP yang disintesis dalam reaksi fosforilasi ke tahap pembentukan piruvat, pada tahap pertama kita mendapatkan 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Jika substrat yang bergantung pada FAD dioksidasi dalam rantai pernapasan, maka titik konjugasi tetap kompleks 2: III dan IV (P / O = 2) per molekul O₂ - 2 molekul H₃Ro₄.

Jadi, pada tahap ketiga, karena donor hidrogen dan fungsi energi yang tepat dari siklus Krebs, kita mendapatkan 24 ATP.

Secara total, dalam ketiga tahap oksidasi aerob dari 1 mol glukosa, kami mendapatkan 38 mol ATP.

Energi total dekomposisi glukosa adalah 2880 kJ / mol. Energi bebas dari hidrolisis ikatan ATP energi tinggi adalah 50 kJ / mol. Untuk sintesis ATP dalam oksidasi glukosa digunakan 38,50 = 1900 kJ, yang merupakan 65% dari total energi dari pemecahan glukosa. Ini adalah efisiensi energi maksimum yang dimungkinkan oleh glukosa.

Nilai glikolisis anaerob.

Glikolisis anaerob, meskipun efek energi kecil, adalah sumber utama energi untuk otot rangka pada periode awal kerja yang intens, yaitu. dalam kondisi di mana pasokan oksigen terbatas.

Selain itu, sel darah merah yang matang mengekstraksi energi melalui oksidasi glukosa anaerob, karena mereka tidak memiliki mitokondria.

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari zat non-karbohidrat.

Substrat utama glukoneogenesis:

Laktat adalah produk glikolisis anaerob pada eritrosit dan otot yang bekerja, ia terus digunakan dalam glukoneogenesis.

Gliserin dilepaskan selama hidrolisis lemak atau selama berolahraga.

Asam amino - terbentuk selama pemecahan protein otot dan termasuk dalam glukoneogenesis dengan puasa yang berkepanjangan atau kerja otot yang berkepanjangan.

Substrat Siklus Krebs

Asam lemak tidak dapat berfungsi sebagai sumber glukosa.

Skema dimasukkannya substrat dalam glukoneogenesis.

Glukoneogenesis menyediakan kebutuhan tubuh akan glukosa dalam kasus-kasus di mana penurunan glukosa tidak dikompensasi oleh glikogen hati. Misalnya: dengan puasa yang relatif panjang atau pembatasan karbohidrat yang tajam dalam makanan.

Mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa berkepanjangan dan aktivitas fisik yang intens. Dalam kondisi anaerob, otot hanya menggunakan glukosa untuk kebutuhan energi;

Pasokan glukosa yang konstan sebagai sumber energi mutlak diperlukan untuk jaringan saraf (otak) dan sel darah merah.

Glukosa juga diperlukan untuk jaringan adiposa untuk mensintesis gliserol, bagian integral dari lipid.

Proses glukoneogenesis terutama terjadi di hati dan kurang kuat pada substansi kortikal ginjal, serta mukosa usus.

Reaksi glikolisis terjadi di sitosol, dan sebagian dari reaksi glukoneogenesis terjadi di mitokondria.

Dimasukkannya berbagai substrat dalam glikoneogenesis tergantung pada keadaan fisiologis tubuh.

Persamaan total glukoneogenesis:

Pembentukan glukosa yang paling signifikan, terutama dari piruvat, karena mudah diubah menjadi asam amino glikogenik utama - alanin, serta asam laktat, yang, bekerja dalam jumlah yang signifikan ke dalam darah dari otot setelah latihan, di hati di bawah pengaruh LDH teroksidasi menjadi piruvat. Dalam proses katabolisme substrat dari siklus Krebs, oksaloasetat terbentuk, yang juga termasuk dalam reaksi glukoneogenesis.

Tahap-tahap utama glukoneogenesis bertepatan dengan reaksi glikolisis dan dikatalisis oleh enzim yang sama, hanya saja mereka melanjutkan ke arah yang berlawanan.

Namun, ada fitur yang sangat penting karena fakta bahwa 3 reaksi dalam glikolisis dikatalisis oleh kinase: heksokinase, fosfofruktokinase dan piruvat kinase, bersifat ireversibel. Rintangan ini dilewati dalam glukoneogenesis melalui reaksi khusus.

Pertimbangkan reaksi glukoneogenesis yang berbeda dari reaksi glikolisis dan terjadi pada glukoneogenesis menggunakan enzim lain.

1. Pembentukan fosfoenolpiruvat dari piruvat (melewati reaksi piruvat kinase).

Reaksi dikatalisis oleh dua enzim: piruvat karboksilase dan fosfoenolpiruvat carboxykinase.

Reaksi pertama terjadi di mitokondria. Enzim - piruvat karboksilase tergantung pada biotin (reaksi karboksilasi dalam sel terjadi dengan partisipasi vitamin H):

Piruvat + CO₂ + ATP + H₂Tentang pyruvate carboxylase oxaloacetate (SCHUK) + ADP + H₃Ro₄

Reaksi berlangsung menggunakan ATP.

Kemudian enzim kedua dari glukoneogenesis, fosfoenolpiruvat karboksinase, memasuki reaksi, reaksi berlangsung dalam sitosol:

SchUK + GTP phosphoenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpyruvate + WITH₂ + HDF

Dalam reaksi ini, pembentukan ikatan maktoergik fosfoenolpiruvat disebabkan oleh energi GTP, sedangkan dekarboksilasi oksaloasetat terjadi.

Ini diikuti oleh reaksi glikolisis dalam arah yang berlawanan dengan tahap pembentukan fruktosa-1,6-difosfat.

1. Hidrolisis Fruktosa-1,6-difosfat (melewati reaksi fosfofruktokinase).

Fruktosa-1,6-difosfat + H₂Tentang Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-phosphate + N₃Ro₄

1. Hidrolisis fruktosa-6-fosfat (melewati reaksi heksokinase)

Enzim - fosfatase glukosa-6-fosfat - fosfoheksoisomerase.

Glukosa-6-fosfat + N₂Tentang Glukosa-6-fosfatase Glukosa + N₃Ro₄

Glukosa bebas, yang terbentuk selama reaksi ini, berasal dari hati ke dalam aliran darah dan digunakan oleh jaringan.

Keseimbangan energi glukoneogenesis dari piruvat: 6 mol ATP dikonsumsi untuk sintesis 1 mol glukosa dan 2 mol piruvat.

Penting glukoneogenesis dari gliserin dan asam amino.

Selama puasa, ketika asam lemak banyak dikonsumsi sebagai sumber energi, gliserin diproduksi dalam jumlah besar, yang diaktifkan oleh ATP di bawah pengaruh gliserokinase, diubah menjadi α-gliserofosfat, kemudian dioksidasi oleh gliserofosfat dehidrogenase menjadi fosfodioxyaseton - substrat glikolisis.

Lebih lanjut, fosfodioxyacetone digunakan dalam sintesis glukosa, yaitu dalam glukoneogenesis.

Glukoneogenesis dari laktat.

Laktat yang terbentuk selama glikolisis aerob diubah menjadi piruvat di hati, dan laktat yang terbentuk pada otot yang bekerja sangat intens memasuki darah, dan kemudian diubah menjadi hati dan diubah menjadi piruvat oleh LDH, yang termasuk dalam glukoneogenesis, dan glukosa yang dihasilkan masuk ke dalam darah dan diserap oleh tulang. otot - urutan ini disebut siklus Corey atau siklus glukosa-laktat.

Untuk setiap molekul laktat selama glukoneogenesis, tiga molekul ATP dikonsumsi (lebih tepatnya, dua ATP dan satu GTP); Karena pembentukan glukosa membutuhkan 2 molekul laktat, proses total glukoneogenesis dari laktat dijelaskan sebagai berikut:

2 laktat + 6 ATP + 6 N₂Tentang → glukosa + 6 ADP + 6 N₃Ro₄.

Glukosa yang dihasilkan dapat masuk kembali ke otot dan berubah menjadi asam laktat.

Glukosa + 2 ADP + 2 N₃Ro₄ → 2 laktat + 2 ATP + 2 N₂O.

Akibatnya, sebagai hasil dari aksi siklus Corey (siklus glukosa - laktat), otot yang bekerja menghasilkan 2 ATP dengan mengonsumsi 6 ATP di hati.

SINTESIS GLUKOSA DALAM HATI (GLUCONEOGENESIS)

Glukoneogenesis adalah proses mensintesis glukosa dari zat-zat non-karbohidrat. Pada mamalia, fungsi ini dilakukan terutama oleh hati, pada tingkat lebih rendah - ginjal dan sel-sel mukosa usus. Substrat utama glukoneogenesis adalah piruvat, laktat, gliserin, asam amino (Gambar 10).

Glukoneogenesis menyediakan kebutuhan tubuh akan glukosa dalam kasus-kasus tersebut ketika diet mengandung karbohidrat yang tidak mencukupi (olahraga, puasa). Asupan glukosa permanen sangat diperlukan untuk sistem saraf dan sel darah merah. Ketika konsentrasi glukosa dalam darah turun di bawah tingkat kritis tertentu, fungsi otak terganggu; pada hipoglikemia berat, koma terjadi dan kematian dapat terjadi.

Suplai glikogen dalam tubuh cukup untuk memenuhi kebutuhan glukosa di sela-sela waktu makan. Ketika karbohidrat atau kelaparan penuh, serta dalam kondisi kerja fisik yang berkepanjangan, konsentrasi glukosa dalam darah dipertahankan oleh glukoneogenesis. Zat yang dapat berubah menjadi piruvat atau metabolit glukoneogenesis lainnya dapat terlibat dalam proses ini. Gambar ini menunjukkan titik-titik dimasukkannya substrat primer dalam glukoneogenesis:

Glukosa diperlukan untuk jaringan adiposa sebagai sumber gliserol, yang merupakan bagian dari gliserida; itu memainkan peran penting dalam mempertahankan konsentrasi efektif metabolit siklus asam sitrat di banyak jaringan. Bahkan dalam kondisi di mana sebagian besar kebutuhan kalori tubuh dipenuhi oleh lemak, selalu ada kebutuhan tertentu untuk glukosa. Selain itu, glukosa adalah satu-satunya bahan bakar untuk kerja otot rangka dalam kondisi anaerob. Ini adalah prekursor gula susu (laktosa) di kelenjar susu dan secara aktif dikonsumsi oleh janin selama periode perkembangan. Mekanisme glukoneogenesis digunakan untuk mengeluarkan produk metabolisme jaringan dari darah, seperti laktat yang terbentuk di otot dan sel darah merah, gliserol, yang terus menerus terbentuk dalam jaringan adiposa.

Dimasukkannya berbagai substrat dalam glukoneogenesis tergantung pada keadaan fisiologis tubuh. Laktat adalah produk glikolisis anaerob dalam sel darah merah dan otot yang bekerja. Gliserin dilepaskan selama hidrolisis lemak dalam jaringan adiposa pada periode pasca-adsorpsi atau selama berolahraga. Asam amino terbentuk sebagai hasil pemecahan protein otot.

Tujuh reaksi glikolisis mudah reversibel dan digunakan dalam glukoneogenesis. Tetapi ketiga reaksi kinase bersifat ireversibel dan harus dihambat (Gbr. 12). Jadi, fruktosa-1,6-difosfat dan glukosa-6-fosfat didososforilasi oleh fosfatase spesifik, dan piruvat difosforilasi untuk membentuk fosfoenolpiruvat melalui dua tahap antara melalui oksaloasetat. Pembentukan oksaloasetat dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Enzim ini mengandung biotin sebagai koenzim. Oksaloasetat terbentuk dalam mitokondria, diangkut ke sitosol dan termasuk dalam glukoneogenesis. Perhatian harus diberikan pada fakta bahwa masing-masing reaksi glikolisis ireversibel, bersama dengan reaksi glukoneogenesis ireversibel yang sesuai, membentuk siklus yang disebut substrat:

Ada tiga siklus seperti itu - menurut tiga reaksi yang tidak dapat diubah. Siklus-siklus ini berfungsi sebagai titik penerapan mekanisme pengaturan, sebagai akibatnya aliran metabolit berubah baik di sepanjang jalur dekomposisi glukosa atau di sepanjang jalur sintesisnya.

Arah reaksi dari siklus substrat pertama diatur terutama oleh konsentrasi glukosa. Selama pencernaan, konsentrasi glukosa dalam darah meningkat. Aktivitas glukokinase dalam kondisi ini maksimal. Akibatnya, reaksi glukosa glikol glukosa-6-fosfat dipercepat. Selain itu, insulin menginduksi sintesis glukokinase dan dengan demikian mempercepat fosforilasi glukosa. Karena glukokinase hati tidak dihambat oleh glukosa-6-fosfat (tidak seperti otot hexokinase), bagian utama glukosa-6-fosfat diarahkan sepanjang jalur glikolitik.

Konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa dikatalisis oleh fosfatase spesifik lainnya - glukosa-6-fosfatase. Ia hadir di hati dan ginjal, tetapi tidak ada di otot dan jaringan adiposa. Kehadiran enzim ini memungkinkan jaringan untuk memasok glukosa ke darah.

Dekomposisi glikogen dengan pembentukan glukosa-1-fosfat adalah fosforilase. Sintesis glikogen berlangsung sepanjang jalur yang sama sekali berbeda, melalui pembentukan glukosa difosfat uridin, dan dikatalisis oleh glikogen sintase.

Siklus substrat kedua: konversi fruktosa-1,6-bifosfat menjadi fruktosa-6-fosfat, dikatalisis oleh enzim fruktosa-1,6-bifosfatase enzim spesifik. Enzim ini ditemukan di hati dan ginjal, juga ditemukan pada otot lurik.

Arah reaksi dari siklus substrat kedua tergantung pada aktivitas fosfofruktokinase dan fruktosa-1,6-bifosfat fosfatase. Aktivitas enzim ini tergantung pada konsentrasi fruktosa-2,6-bifosfat.

Fruktosa-2,6-bifosfat dibentuk oleh fosforilasi fruktosa-6-fosfat dengan partisipasi enzim bifunctional (BIF), yang juga mengkatalisis reaksi sebaliknya.

Aktivitas kinase terjadi ketika enzim bifungsional dalam bentuk defosforilasi (BIF-OH). Bentuk defosforilasi BIF adalah karakteristik periode absorpsi ketika indeks insulin-glukagon tinggi.

Dengan karakteristik indeks insulin-glukagon yang rendah dari periode puasa yang berkepanjangan, terjadi fosforilasi BIF dan manifestasi dari aktivitas fosfatase-nya, menghasilkan penurunan jumlah fruktosa-2,6-bifosfat, memperlambat glikolisis dan beralih ke glukoneogenesis.

Reaksi kinase dan fosfatase dikatalisis oleh situs aktif berbeda dari BIF, tetapi di masing-masing dari dua keadaan enzim - terfosforilasi dan terdosforilasi - salah satu situs aktif dihambat.

Tanggal Ditambahkan: 2015-09-18; Views: 1298; PEKERJAAN PENULISAN PESANAN

Glukoneogenesis di hati

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari produk non-karbohidrat. Produk atau metabolit tersebut terutama asam laktat dan piruvat, yang disebut asam amino glikogenik dan sejumlah senyawa lainnya. Dengan kata lain, prekursor glukosa dalam glukoneogenesis dapat berupa piruvat atau senyawa apa pun yang dikonversi menjadi piruvat selama katabolisme atau salah satu produk antara dari siklus asam tricarboxylic. Pada vertebrata, glukoneogenesis paling kuat di sel-sel hati dan ginjal (korteks).

Sebagian besar tahapan glukoneogenesis adalah pembalikan reaksi glikolisis. Hanya tiga reaksi glikolisis (heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase) yang ireversibel, oleh karena itu, enzim lain digunakan dalam proses glukoneogenesis dalam tiga tahap. Pertimbangkan jalur sintesis glukosa dari piruvat.

Pembentukan fosfoenolpiruvat dari piruvat. Sintesis fosfoenolpiruvat dilakukan dalam beberapa tahap. Awalnya piruvat di bawah pengaruh piruvat karboksilase dan dengan partisipasi CO₂ dan ATP adalah karboksilasi (yang disebut bentuk aktif CO₂, dalam pembentukan yang, selain ATP, biotin berpartisipasi.) dengan pembentukan oksaloasetat:

Kemudian, sebagai hasil dari dekarboksilasi dan fosforilasi di bawah pengaruh enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (nama enzim diberikan oleh reaksi terbalik), oksaloasetat diubah menjadi fosfoenolpiruvat. Donor residu fosfat dalam reaksi adalah guanosine triphosphate (GTP):

Kemudian ditemukan bahwa kedua sitoplasma dan enzim mitokondria terlibat dalam pembentukan fosfoenolpiruvat.

Tahap pertama terlokalisasi dalam mitokondria (Gbr. 88). Piruvat karboksilase, yang mengkatalisasi reaksi ini, adalah enzim mitokondria alosterik. Asetil-KoA diperlukan sebagai aktivator alosterik dari enzim ini. Membran mitokondria tidak tembus terhadap oksaloasetat yang dihasilkan. Yang terakhir ini juga dipulihkan di malochondria pada malate:

Reaksi berlangsung dengan partisipasi dehidrogenase malat tergantung NAD mitokondria. Di mitokondria, rasio NADH₂/ NAD relatif besar, dan karena itu oksalat asetat intramitochondrial mudah dikembalikan ke malat, yang dengan mudah meninggalkan mitokondria, melewati membran mitokondria. Di sitoplasma, rasio NADH₂/ OVER sangat kecil dan malat sekali lagi teroksidasi menjadi oksaloasetat dengan partisipasi sitoplasma dehidrogenase malad tergantung NAD:

Konversi lebih lanjut oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat terjadi di sitoplasma sel. Dalam gbr. 89 menggambarkan proses di atas untuk pembentukan fosfoenolpiruvat dari piruvat.

Konversi fruktosa-1,6-difosfat menjadi fruktosa-6-fosfat. Fosfoenolpiruvat yang terbentuk dari piruvat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat sebagai hasil dari serangkaian reaksi glikolisis yang dapat dibalik. Ini diikuti oleh reaksi fosfofruktokinase, yang bersifat ireversibel. Glukoneogenesis mem-bypass reaksi endergonik ini. Konversi fruktosa-1,6-difosfat menjadi fruktosa-6-fosfat dikatalisis oleh fosfatase spesifik:

Perlu dicatat bahwa fruktosa-bis-fosfatase dihambat oleh AMP dan diaktifkan oleh ATP, yaitu, nukleotida ini memiliki efek pada fruktosa-bis-fosfatase, kebalikan dari pengaruhnya terhadap fosfofruktokinase (lihat hal. 329). Ketika konsentrasi AMP rendah dan konsentrasi ATP tinggi, glukoneogenesis distimulasi. Sebaliknya, ketika rasio ATP / AMP rendah, pemecahan glukosa terjadi dalam sel.

Pembentukan glukosa dari glukosa-6-fosfat. Dalam tahap reversibel berikutnya dari biosintesis glukosa, fruktosa-6-fosfat dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat. Yang terakhir dapat terdefosforilasi (mis., Reaksi berlangsung di sekitar reaksi hexokinase) di bawah pengaruh enzim glukosa-6-fosfatase:

Dalam gbr. 89 menyajikan "bypass" reaksi dalam biosintesis glukosa dari piruvat dan laktat. Sangat menarik untuk dicatat bahwa ada hubungan erat antara glikolisis, yang terjadi secara intensif di jaringan otot selama aktivitas aktifnya, dan glukoneogenesis, terutama karakteristik jaringan hati. Dengan aktivitas otot maksimum sebagai akibat dari peningkatan glikolisis, kelebihan asam laktat berdifusi ke dalam darah. Sebagian besar kelebihan laktat di hati diubah menjadi glukosa (glukoneogenesis). Glukosa yang terbentuk di hati kemudian dapat digunakan sebagai substrat energi yang diperlukan untuk aktivitas jaringan otot. Hubungan antara proses glikolisis dalam jaringan otot dan glukoneogenesis di hati ditunjukkan dalam diagram.

Metabolisme aerobik piruvat

Sel-sel yang kekurangan pasokan oksigen, dapat sebagian atau seluruhnya ada karena energi glikolisis. Namun, sebagian besar jaringan menerima energi terutama karena proses aerobik (misalnya, oksidasi piruvat). Selama glikolisis, asam piruvat dikembalikan dan diubah menjadi asam laktat - produk akhir dari metabolisme anaerob; dalam kasus transformasi aerob, asam piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk membentuk asetil-KoA, yang kemudian dapat dioksidasi menjadi air dan CO₂.

Oksidasi piruvat menjadi asetil-KoA (dekarboksilasi oksidatif asam piruvat)

Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA, dikatalisis oleh sistem piruvat dehidrogenase, berlangsung dalam beberapa tahap (Gbr. 90). Tiga enzim (piruvat dehydrogenase, lipoatacetyltransferase, lipoamide dehydrogenase) dan lima koenzim (NAD, FAD, tiamin difosfat, amida asam lipoat dan koenzim A) ambil bagian di dalamnya. Secara total, reaksi dapat ditulis sebagai berikut:

Piruvat + NAD + HS-KoA -> Asetil-KoA + NADH₂ + DENGAN₂

Reaksi disertai dengan penurunan yang signifikan dalam energi bebas standar dan praktis tidak dapat dipulihkan.

Tahap pertama dekarboksilasi oksidatif piruvat dikatalisis oleh enzim piruvat dehidrogenase (E₁); Koenzim dalam reaksi ini adalah TDF. Terpisah₂, dan TDF turunan hidroksietil terbentuk dari piruvat:

Pada tahap kedua proses, gugus hidroksietil kompleks E₁ - TDF-SNON-CH₃ dipindahkan ke amida asam lipoat, yang pada gilirannya dikaitkan dengan enzim lipoatacetyltransferase (E₂). Asetil dikaitkan dengan bentuk tereduksi asam lipoat amida, dan TDF-E dilepaskan.₁.

Asetil-lipoat (terkait dengan kompleks enzim) kemudian berinteraksi dengan koenzim A (tahap ketiga). Reaksi dikatalisis oleh enzim lipoate acetyltransferase (E₂). Asetil KoA terbentuk, yang dipisahkan dari kompleks enzim:

Pada tahap keempat, terjadi oksidasi asam lipoat tereduksi menjadi bentuk disulfida. Reaksi dikatalisis oleh enzim lipoamide dehydrogenase (E₃), yang mengandung koenzim FAD, mampu mengurangi:

Akhirnya, pada tahap kelima, E₃-FADN₂ dioksidasi oleh NAD. Sebagai hasil dari reaksi, bentuk teroksidasi E diregenerasi.₃-FAD dan NADH terbentuk₂:

Asetil-KoA yang terbentuk dalam proses dekarboksilasi oksidatif mengalami oksidasi lebih lanjut dengan pembentukan CO pada akhirnya.₂ dan H.₂A. Dengan kata lain, oksidasi lengkap asetil-KoA terjadi dalam siklus asam trikarboksilat atau siklus Krebs. Proses ini, serta dekarboksilasi oksidatif piruvat, terjadi dalam mitokondria sel.

Siklus glisilat

Pada tumbuhan tingkat tinggi dan mikroorganisme dalam proses glukoneogenesis, siklus glikoksilat memainkan peran penting. Karena siklus ini, tanaman dan mikroorganisme yang lebih tinggi dapat mengubah metabolisme bikarbon, dan karenanya asetil-KoA menjadi karbohidrat. Dalam sel hewan, tidak ada dua enzim kunci dari siklus glioksilat: isaserat lyase dan malat sintase, dan oleh karena itu siklus ini tidak dapat dilakukan di dalamnya.

Skema umum dari siklus glioksilat dapat direpresentasikan sebagai berikut:

GLUCONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari zat-zat yang bersifat non-karbohidrat, terutama terjadi di hati, dan, kurang intensif, dalam zat kortikal ginjal dan mukosa usus.

Fungsi glukoneogenesis adalah untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa berkepanjangan dan aktivitas fisik yang intens. Asupan glukosa permanen sebagai sumber energi sangat dibutuhkan untuk jaringan saraf dan sel darah merah.

Substrat glukoneogenesis - PVC, asam laktat, gliserin, asam amino. Inklusi mereka dalam glukoneogenesis tergantung pada keadaan fisiologis organisme.

Sebagian besar reaksi glukoneogenesis adalah glikolisis terbalik. Mereka dikatalisis oleh enzim yang sama dengan reaksi glikolisis yang sesuai.

Tiga reaksi glikolisis (heksokinase (1), fosfofruktokinase (3), piruvat (10)) bersifat ireversibel, dan selama glukoneogenesis enzim lain bekerja pada tahap ini.

Sintesis glukosa dari PVC.

Tahap pertama adalah pembentukan phosphoenolpyruvate dari PVC.

a) karboksilasi PVA di bawah pengaruh piruvat karboksilase dengan pembentukan oksaloasetat dalam mitokondria:

Piruvat karboksilase adalah enzim mitokondria yang aktivator alosteriknya adalah asetil-KoA. Untuk oksaloasetat, membran mitokondria tidak dapat ditembus, oleh karena itu, oksaloasetat dalam mitokondria berubah menjadi malat dengan partisipasi mitokondria dehidrogenase malad tergantung NAD:

Malat keluar dari mitokondria melalui membran mitokondria ke dalam sitosol, di mana di bawah aksi sitoplasma dehidrogenase malat tergantung NAD dioksidasi menjadi oksaloasetat:

b) dekarboksilasi dan fosforilasi oksaloasetat terjadi dalam sitosol sel dengan pembentukan fosfoenolpiruvat; enzim - phosphoenolpyruvate carboxykinase:

Tahap 2 - konversi fruktosa-1,6-bifosfat menjadi fruktosa-6-fosfat.

Sebagai hasil dari reaksi glikolisis yang reversibel, fosfoenolpiruvat diubah menjadi fruktosa-1,6-fosfat. Ini diikuti oleh reaksi glikolisis fosfolistokinase ireversibel. Glukoneogenesis mem-bypass reaksi ini:

Tahap ketiga adalah pembentukan glukosa dari fruktosa-6-fosfat.

Fruktosa-6-fosfat dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat, yang terdefosforilasi (reaksi berlangsung di sekitar hexokinase) di bawah pengaruh glukosa-6-fosfatase:

194.48.155.245 © studopedia.ru bukan penulis materi yang diposting. Tetapi memberikan kemungkinan penggunaan gratis. Apakah ada pelanggaran hak cipta? Kirimkan kepada kami | Umpan balik.

Nonaktifkan adBlock!
dan menyegarkan halaman (F5)
sangat diperlukan