Condividere:
Stadi di gluconeogenesi (reazioni) e regolazione
il gluconeogenesi È un processo metabolico che si verifica in quasi tutti gli esseri viventi, comprese piante, animali e vari tipi di microrganismi. Consiste nella sintesi o formazione di glucosio da composti contenenti carbonio che non sono carboidrati, come amminoacidi, glicogeni, glicerolo e lattato.
È una delle vie del metabolismo dei carboidrati di tipo anabolico. Sintetizza o forma molecole di glucosio presenti principalmente nel fegato e, in misura minore, nella corteccia dei reni di esseri umani e animali.
Questo processo anabolico si verifica seguendo la direzione inversa del percorso catabolico del glucosio, avendo diversi enzimi specifici nei punti irreversibili della glicolisi.
La gluconeogenesi è importante per aumentare i livelli di glucosio nel sangue e nei tessuti nei casi di ipoglicemia. Inoltre attenua la diminuzione della concentrazione di carboidrati in digiuni prolungati o in altre situazioni avverse.
indice
- 1 caratteristiche
- 1.1 È un processo anabolico
- 1.2 Fornire forniture di glucosio
- 2 fasi (reazioni) di gluconeogenesi
- 2.1 Percorso sintetico
- 2.2 Azione dell'enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi
- 2.3 Azione dell'enzima fruttosio-1,6-bisfosfatasi
- 2.4 Azione dell'enzima glucosio-6-fosfatasi
- 3 precursori gluconogenici
- 3.1 Lattato
- 3.2 Piruvato
- 3,3 Glicerolo e altri
- 4 Regolazione della gluconeogenesi
- 5 riferimenti
lineamenti
È un processo anabolico
La gluconeogenesi è uno dei processi anabolici del metabolismo dei carboidrati. Attraverso il suo meccanismo, il glucosio viene sintetizzato da precursori o substrati formati da piccole molecole.
Il glucosio può essere generato da semplici biomolecole di natura proteica, come gli aminoacidi glucogenici e il glicerolo, il secondo proveniente dalla lipolisi dei trigliceridi nel tessuto adiposo.
Il lattato funziona anche come substrato e, in misura minore, come acidi grassi a catena dispari.
Fornire forniture di glucosio
La gluconeogenesi è di grande importanza per gli esseri viventi e specialmente per il corpo umano. Questo perché serve in casi speciali l'elevata richiesta di glucosio richiesta dal cervello (120 grammi al giorno, circa).
Quali parti del corpo richiedono glucosio? Il sistema nervoso, il midollo renale, tra altri tessuti e cellule, come i globuli rossi, che utilizzano il glucosio come unica o principale fonte di energia e carbonio.
Le riserve di glucosio come il glicogeno immagazzinato nel fegato e i muscoli sono a malapena sufficienti per un giorno. Questo senza considerare diete o esercizi intensi. Per questo motivo, attraverso la gluconeogenesi, il corpo viene alimentato con glucosio formato da altri precursori o substrati non carboidrati.
Allo stesso modo, questo percorso interviene nell'omeostasi del glucosio. Il glucosio formato da questa via, oltre ad essere una fonte di energia, è il substrato di altre reazioni anaboliche.
Un esempio di questo è il caso della biosintesi delle biomolecole. Tra questi ci sono glucoconiugati, glicolipidi, glicoproteine e aminoazucares e altri eteropolisaccaridi.
Fasi (reazioni) della gluconeogenesi
Percorso sintetico
La gluconeogenesi viene effettuata nel citosol o nel citoplasma delle cellule, principalmente nel fegato e in misura minore nel citoplasma delle cellule della corteccia renale.
La sua via sintetica costituisce una gran parte delle reazioni della glicolisi (via metabolica del glucosio), ma nella direzione opposta.
Tuttavia, è importante notare che i tre reazioni sono enzimi specifici diversi termodinamicamente glicolisi gluconeogenesi irreversibile essere catalizzato coinvolti nella glicolisi, che consente inversa reazioni sono dati.
Sono specificamente quelle reazioni glicolitiche catalizzate dagli enzimi esochinasi o glucochinasi, fosfofuctokinasi e piruvato chinasi.
Rivedendo i passaggi cruciali della gluconeogenesi catalizzata da specifici enzimi, la conversione del piruvato in fosfoenolpiruvato richiede una serie di reazioni.
Il primo si verifica nella matrice mitocondriale con la conversione del piruvato in ossalacetato, catalizzata dal piruvato carbossilasi.
A sua volta, perché l'ossalacetato possa partecipare, deve essere convertito in malato dal malato deidrogenasi mitocondriale. Questo enzima viene trasportato dai mitocondri al citosol, dove viene nuovamente trasformato in ossalacetato dalla malato deidrogenasi presente nel citoplasma cellulare.
Azione dell'enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi
Attraverso l'azione dell'enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi (PEPCK) l'ossalacetato viene convertito in fosfoenolpiruvato. Le rispettive reazioni sono riassunte di seguito:
Piruvato + CO2 + H2O + ATP => Oxaloacetate + ADP + Pio + 2H+
Oxaloacetate + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + PIL
Tutti questi eventi rendono possibile la trasformazione del piruvato in fosfoenolpiruvato senza l'intervento della piruvato chinasi, che è specifico per la via glicolitica.
Tuttavia, il fosfoenolpiruvato viene trasformato in fruttosio-1,6-bisfosfato dall'azione degli enzimi glicolitici che catalizzano queste reazioni in modo reversibile.
Azione dell'enzima fruttosio-1,6-bisfosfatasi
La successiva reazione che sostituisce l'azione della fosfofuctokinasi nella via glicolitica è quella che trasforma il fruttosio-1,6-bisfosfato in fruttosio-6-fosfato. L'enzima fruttosio-1,6-bisfosfatasi catalizza questa reazione nella via gluconeogenica, che è idrolitica e riassume di seguito:
Fruttosio-1,6-bisfosfato + H2O => Fruttosio-6-fosfato + Pio
Questo è uno dei punti di regolazione della gluconeogenesi, poiché questo enzima richiede Mg2+ per la tua attività. Il fruttosio-6-fosfato soffre di una reazione di isomerizzazione catalizzata dall'enzima fosfoglucoisomerasi che la trasforma in glucosio-6-fosfato.
Azione dell'enzima glucosio-6-fosfatasi
Infine, la terza di queste reazioni è la conversione del glucosio-6-fosfato in glucosio.
Questo procede attraverso l'azione della glucosio-6-fosfatasi che catalizza una reazione di idrolisi e che sostituisce l'azione irreversibile di esochinasi o glucochinasi nella via glicolitica.
Glucosio-6-fosfato + H2O => Glucosio + Pio
Questo enzima glucosio-6-fosfatasi è collegato al reticolo endoplasmatico delle cellule epatiche. Hai anche bisogno del cofattore Mg2+ esercitare la sua funzione catalitica.
La sua posizione garantisce la funzione del fegato come sintetizzatore del glucosio per soddisfare le esigenze di altri organi.
Precursori gluconogenici
Quando non c'è abbastanza ossigeno nel corpo, come può accadere nei muscoli e negli eritrociti nel caso di un esercizio prolungato, avviene la fermentazione del glucosio; cioè, il glucosio non è completamente ossidato in condizioni anaerobiche e quindi viene prodotto il lattato.
Questo stesso prodotto può passare nel sangue e da lì al fegato. Lì agirà come un substrato gluconeogenico, poiché entrando nel ciclo Cori il lattato diventerà piruvato. Questa trasformazione è dovuta all'azione dell'enzima lattato deidrogenasi.
lattato
Il lattato è un importante substrato gluconeogenico del corpo umano e una volta esaurite le riserve di glicogeno, la conversione del lattato in glucosio aiuta a reintegrare il deposito di glicogeno nei muscoli e nel fegato.
piruvato
D'altra parte, attraverso le reazioni che compongono il cosiddetto ciclo glucosio-alanina, avviene la transaminazione del piruvato.
Questo si trova nei tessuti epatici extra, rendendo la trasformazione del piruvato in alanina, che è un altro dei substrati gluconeogenici importanti.
In condizioni estreme di digiuno prolungato o altre alterazioni metaboliche, il catabolismo delle proteine sarà una fonte di aminoacidi glicogenici come ultima opzione. Questi formeranno intermedi del ciclo di Krebs e genereranno ossaloacetato.
Glicerolo e altri
Il glicerolo è l'unico substrato gluconico di importanza che ha origine dal metabolismo dei lipidi.
Viene rilasciato durante l'idrolisi dei triacilgliceridi, che vengono immagazzinati nel tessuto adiposo. Questi sono trasformati da reazioni consecutive di fosforilazione e deidrogenazione a diidrossiacetone fosfato, che seguono la via gluconeogenica per formare il glucosio.
D'altra parte, pochi acidi grassi a catena dispari sono gluconeogeni.
Regolazione della gluconeogenesi
Uno dei primi controlli della gluconeogenesi viene effettuato con l'assunzione di alimenti a basso contenuto di carboidrati, che portano a livelli normali di glucosio nel sangue.
Viceversa, se l'assunzione di carboidrati è bassa, la via della gluconeogenesi sarà importante per soddisfare i requisiti di glucosio del corpo.
Vi sono altri fattori che intervengono nella regolazione reciproca tra glicolisi e gluconeogenesi: i livelli di ATP. Quando sono alti, la glicolisi viene inibita, mentre la gluconeogenesi viene attivata.
Il contrario si verifica con i livelli di AMP: se sono alti, la glicolisi viene attivata, ma la gluconeogenesi viene inibita.
Nelle reazioni catalizzate da specifici enzimi nella gluconeogenesi ci sono determinati punti di controllo. Cosa? La concentrazione di substrati enzimatici e cofattori come il Mg2+e l'esistenza di attivatori come la fosfofuctokinasi.
Phosphofructokinase è attivato da AMP e l'influenza di ormoni di pancreas insulina, glucagon e perfino alcuni glucocorticoids.
riferimenti
- Mathews, Holde e Ahern. (2002). Biochimica (3a ed.). Madrid: PEARSON
- Wikibooks. (2018).Principi di Biochimica / Gluconeogenesi e glicogenesi. Tratto da: en.wikibooks.org
- Shashikant Ray. (Dicembre 2017). Regolazione della gluconeogenesi, misurazioni e disturbi. Tratto da: researchgate.net
- Gluconeogenesi. [PDF]. Tratto da: imed.stanford.edu
- Lecture 3-Glycolysis and Gluconeogenesis. [PDF]. Tratto da: chem.uwec.edu
- Gluconeogenesi. [PDF]. Tratto da: chemistry.creighton.edu