Γλυκονεογένεση:Ορισμός, Ένζυμα και Σύγκριση Γλυκόλυσης
Βασικές έννοιες
Σε αυτό το άρθρο, θα μπορείτε να ορίσετε τι είναι η γλυκονεογένεση , εξηγήστε τους ειδικούς για ιστούς ρόλους του (π.χ. ήπαρ έναντι σκελετικών μυών), περιγράψτε διάφορα βασικά ένζυμα που εμπλέκονται και συγκρίνετε το με τη γλυκόλυση.
Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα
- Γλυκόλυση:Ας το αναλύσουμε!
- Μεταβολικά μονοπάτια
- Κυτταρικός μεταβολισμός:Ο ενεργητικός μηχανισμός της ζωής
- Δομή και ιδιότητες υδατανθράκων
- Ένζυμα – Λειτουργίες και τύποι
Ομοιόσταση
Οι οργανισμοί, ανεξάρτητα από τον τομέα της ζωής από τον οποίο προέρχονται, μοιράζονται ένα κοινό χαρακτηριστικό:ο καθένας πρέπει να διατηρεί μια σταθερή εσωτερική ισορροπία, αλλιώς γνωστή ως ομοιόσταση. Και τα θηλαστικά, όπως οι άνθρωποι, δεν διαφέρουν.
Ένα παράδειγμα ομοιόστασης θα περιλάμβανε τον περιορισμό της διαθεσιμότητας γλυκόζης. Για παράδειγμα, οι ενήλικες άνθρωποι πρέπει να διατηρούν ένα επίπεδο γλυκόζης στο αίμα από 70 mg/dL έως 99 mg/dL μέσω της διάσπασης του γλυκογόνου, ενός πολυμερούς της γλυκόζης, στο ήπαρ. Επιπλέον, οι σκελετικοί μύες πρέπει να έχουν άφθονο γλυκογόνο έτοιμο να πραγματοποιήσει σύνθεση ATP για την κίνηση του ανθρώπινου σώματος. Ωστόσο, τι συμβαίνει όταν αυτά τα αποθέματα γλυκόζης εξαντλούνται; Λοιπόν, η απάντηση βρίσκεται στη γλυκονεογένεση.
Μπορεί να υποδιαιρεθεί στα αντίστοιχα προθέματα, επιθήματα και ρίζες.
- gluco- =γλυκόζη
- -neo- =νέο
- -genesis =σχηματισμός
Έτσι, αναφέρεται στη σύνθεση μορίων γλυκόζης από πρόδρομα μόρια. Ένα άμεσα διαθέσιμο πρόδρομο μόριο είναι το πυροσταφυλικό. Ωστόσο, σημειώστε ότι υπάρχουν και άλλα, όπως γαλακτικό, γλυκερόλη και αρκετά γλυκογόνα αμινοξέα.
Μια απλοποιημένη άποψη της γλυκονεογένεσης με πρόδρομο πυροσταφυλικό. Πού;
Αρχίζει στη μιτοχονδριακή μήτρα και καταλήγει στο κυτταρόπλασμα των ευκαρυωτικών κυττάρων, κυρίως στο ήπαρ και τους σκελετικούς μυς.
Δύο κύρια όργανα που εμπλέκονται στη γλυκονεογένεση:το ήπαρ και ο σκελετικός μυς. Πότε;
Εμφανίζεται κυρίως στο ήπαρ και τους σκελετικούς μυς ως απόκριση σε διαταραχές της ομοιόστασης. Εάν το σάκχαρο στο αίμα πέσει κάτω από τα ομοιοστατικά επίπεδα, το ήπαρ αυξάνει τον ρυθμό γλυκονεογένεσης για να αντισταθμίσει. Ωστόσο, εάν το σάκχαρο στο αίμα αυξηθεί πάνω από τα ομοιοστατικά επίπεδα, το ήπαρ μειώνει τον ρυθμό γλυκονεογένεσης για να δώσει στον οργανισμό χρόνο να το αποθηκεύσει.
Εάν τα αποθέματα γλυκόζης στους σκελετικούς μυς πέφτουν σε περιόδους έντονης δραστηριότητας, ο σκελετικός μυς αυξάνει τον ρυθμό γλυκονεογένεσης για να δημιουργήσει ενέργεια. Ωστόσο, εάν τα αποθέματα γλυκόζης είναι άφθονα σε ποσότητα, ο ρυθμός γλυκονεογένεσης μειώνεται καθώς θα ήταν περιττό να σπαταληθούν πόροι σε κάτι ήδη υψηλό σε ποσότητα.
Πώς;
Ξεκινά με το πυροσταφυλικό. Ωστόσο, είναι κρίσιμο να αναφερθεί η δομή του τόπου διαμονής του:το μιτοχόνδριο. Ενώ η εξωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου είναι σχετικά πορώδης, η εσωτερική μεμβράνη είναι σχετικά αδιαπέραστη, γεγονός που δυσχεραίνει τη μεταφορά του πυροσταφυλικού στο κυτταρόπλασμα.
Έτσι, ένα από τα ένζυμα της γλυκονεογένεσης μετατρέπει το αρχικό υπόστρωμα, το πυροσταφυλικό, σε οξαλοξικό. Το οξαλοξικό μπορεί να μετατραπεί σε μηλικό μέσω της μηλικής αφυδρογονάσης, επιτρέποντάς του να φύγει μέσω ενός ειδικού για το μηλικό μεταφορέα. Μόλις εισέλθει στο κυτταρόπλασμα, μπορεί να μετατραπεί ξανά σε οξαλοξικό και να προχωρήσει μέσω της οδού γλυκονεογένεσης.
Γλυκονεογένεση που προέρχεται από τη μιτοχονδριακή μήτρα. Το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε οξαλοξικό, το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε μηλικό και να εξαχθεί. Από εδώ, τρία επιπλέον ένζυμα απαιτούνται για να πραγματοποιηθεί η μετατροπή. Αυτή η διαδικασία είναι αντίθετη με τη γλυκόλυση. Ενώ η γλυκόλυση είναι μια διαδικασία καταβολικής (διάσπασης), η γλυκονεογένεση είναι μια αναβολική (συσσώρευση) διαδικασία. Αυτή η διαδικασία απαιτεί τρία επιπλέον ένζυμα για να αντισταθμίσουν τα τρία μη αναστρέψιμα ένζυμα της γλυκόλυσης.
- Η εξοκινάση αντικαθίσταται από γλυκόζη-6-φωσφατάση
- Το PFK-1 αντικαθίσταται από τη φρουκτόζη-1,6-διφωσφατάση (FBPase-1)
- Η πυροσταφυλική κινάση αντικαθίσταται με καρβοξυκινάση PEP
Τα τρία πιο χαρακτηριστικά στάδια της γλυκονεογένεσης που συμβαίνουν στο κυτταρόπλασμα, με τα υποστρώματα και τα ένζυμα τους. Τι είναι η γλυκονεογένεση; Προβλήματα εξάσκησης
Πρόβλημα 1
Συγκρίνετε και αντιπαραβάλλετε την ειδική για τον ιστό λειτουργία της γλυκονεογένεσης στο ήπαρ και στους σκελετικούς μυς.
Πρόβλημα 2
Εξηγήστε γιατί το πυροσταφυλικό που παράγεται στη μιτοχονδριακή μήτρα δεν μπορεί απλώς να εξαχθεί μέσω της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης.
Πρόβλημα 3
Ένας εξειδικευμένος μεταφορέας γλυκόζης, γνωστός ως GLUT 4, μετατοπίζεται επιλεκτικά στην κυτταρική μεμβράνη των σκελετικών μυών παρουσία ινσουλίνης για να ενθαρρύνει την πρόσληψη γλυκόζης. Εάν μια μετάλλαξη εμπόδιζε τη μεταγραφή και τη μετάφραση ενός βιώσιμου μεταφορέα GLUT 4, ο ρυθμός γλυκονεογένεσης στους σκελετικούς μύες θα αυξανόταν, θα μειωνόταν ή θα παρέμενε ο ίδιος;
Τι είναι η γλυκονεογένεση; Εξασκηθείτε στις λύσεις προβλημάτων
Πρόβλημα 1
Ενώ η γλυκονεογένεση στο ήπαρ βοηθά στη ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα, η γλυκονεογένεση στους σκελετικούς μυς βοηθά στην παραγωγή ενέργειας με τη μορφή ATP.
Πρόβλημα 2
Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη δεν έχει ειδική πρωτεΐνη μεταφορέα για την εξαγωγή του πυροσταφυλικού από τη μήτρα. Εάν συνέβαινε, αυτό θα περιέπλεκε τη γλυκόλυση. Επομένως, πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε οξαλοξικό, το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε μηλικό και να εξαχθεί μέσω μεταφορέων ειδικών για το μηλικό για να συνεχιστεί η γλυκονεογένεση.
Πρόβλημα 3
Η γλυκονεογένεση θα αυξηθεί.
Περαιτέρω ανάγνωση
Συνιστούμε να διαβάσετε αυτό το άρθρο για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το θέμα!
