Das Glukoneogenese Es ist ein Stoffwechselprozess, der in fast allen Lebewesen stattfindet, einschließlich Pflanzen, Tieren und verschiedenen Arten von Mikroorganismen. Es besteht aus der Synthese oder Bildung von Glucose aus Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten, der keine Kohlenhydrate sind, wie Aminosäuren, Glucogene, Glycerin und Lactat.
Es ist einer der Wege des Kohlenhydratstoffwechsels, der anabol ist. Synthetisiert oder bildet Glucosemoleküle, die hauptsächlich in der Leber und in geringerem Maße in der Nierenrinde von Menschen und Tieren vorhanden sind.
Dieser anabole Prozess erfolgt in umgekehrter Richtung des katabolen Glukosewegs mit unterschiedlichen spezifischen Enzymen an den irreversiblen Punkten der Glykolyse.
Die Glukoneogenese ist wichtig für die Erhöhung des Blut- und Gewebeglukosespiegels bei Hypoglykämie. Es dämpft auch die Abnahme der Kohlenhydratkonzentration bei längerem Fasten oder in anderen ungünstigen Situationen..
Artikelverzeichnis
Die Glukoneogenese ist einer der anabolen Prozesse des Kohlenhydratstoffwechsels. Durch seinen Mechanismus wird Glucose aus Vorläufern oder Substraten synthetisiert, die von kleinen Molekülen gebildet werden.
Glucose kann aus einfachen Biomolekülen proteinerischer Natur wie glucogenen Aminosäuren und Glycerin erzeugt werden, wobei letztere aus der Lipolyse von Triglyceriden in Fettgewebe stammen.
Laktat wirkt auch als Substrat und in geringerem Maße als ungeradkettige Fettsäuren.
Die Glukoneogenese ist für Lebewesen und insbesondere für den menschlichen Körper von großer Bedeutung. Dies liegt daran, dass es in besonderen Fällen dazu dient, den großen Bedarf an Glukose zu decken, den das Gehirn benötigt (ungefähr 120 Gramm pro Tag)..
Welche Körperteile benötigen Glukose? Das Nervensystem, das Nierenmark, unter anderem Gewebe und Zellen wie rote Blutkörperchen, die Glukose als einzige oder wichtigste Energie- und Kohlenstoffquelle verwenden.
Die in der Leber und in den Muskeln gespeicherten Glukosespeicher wie Glykogen reichen für einen Tag kaum aus. Dies ohne Berücksichtigung von Diäten oder intensiven Übungen. Aus diesem Grund wird der Körper durch Glukoneogenese mit Glukose versorgt, die aus anderen Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern oder -Substraten gebildet wird..
Dieser Weg ist auch an der Glukosehomöostase beteiligt. Die auf diese Weise gebildete Glukose ist nicht nur eine Energiequelle, sondern auch das Substrat anderer anaboler Reaktionen.
Ein Beispiel hierfür ist die Biosynthese von Biomolekülen. Darunter Glykokonjugate, Glykolipide, Glykoproteine und Aminozucker sowie andere Heteropolysaccharide.
Die Glukoneogenese findet im Zytosol oder Zytoplasma von Zellen statt, hauptsächlich in der Leber und in geringerem Maße im Zytoplasma von Zellen der Nierenrinde..
Sein Syntheseweg macht einen großen Teil der Reaktionen der Glykolyse aus (katabolischer Glukoseweg), jedoch in entgegengesetzter Richtung.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die 3 thermodynamisch irreversiblen Glykolyse-Reaktionen durch spezifische Enzyme in der Glukoneogenese katalysiert werden, die sich von denen unterscheiden, die an der Glykolyse beteiligt sind, wodurch Reaktionen in die entgegengesetzte Richtung stattfinden können..
Dies sind insbesondere solche glykolytischen Reaktionen, die durch die Enzyme Hexokinase oder Glucokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase katalysiert werden.
Wenn man die entscheidenden Schritte der Glukoneogenese betrachtet, die durch spezifische Enzyme katalysiert werden, ist klar, dass die Umwandlung von Pyruvat zu Phosphoenolpyruvat eine Reihe von Reaktionen erfordert.
Die erste tritt in der mitochondrialen Matrix mit der Umwandlung von Pyruvat in Oxalacetat auf, das durch Pyruvatcarboxylase katalysiert wird..
Damit Oxalacetat teilnehmen kann, muss es wiederum durch mitochondriale Malatdehydrogenase in Malat umgewandelt werden. Dieses Enzym wird durch die Mitochondrien zum Cytosol transportiert, wo es durch Malatdehydrogenase im Zellzytoplasma wieder in Oxalacetat umgewandelt wird..
Durch die Wirkung des Enzyms Phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK) wird Oxalacetat in Phosphoenolpyruvat umgewandelt. Die jeweiligen Reaktionen sind nachfolgend zusammengefasst:
Pyruvat + COzwei + H.zweiO + ATP => Oxalacetat + ADP + P.ich + 2H+
Oxalacetat + GTP <=> Phosphoenolpyruvat + COzwei + BIP
All diese Ereignisse ermöglichen die Umwandlung von Pyruvat in Phosphoenolpyruvat ohne die Intervention der Pyruvatkinase, die für den glykolytischen Weg spezifisch ist..
Phosphoenolpyruvat wird jedoch durch die Wirkung von glykolytischen Enzymen, die diese Reaktionen reversibel katalysieren, in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt..
Die nächste Reaktion, die die Wirkung von Phosphofructokinase auf dem glykolytischen Weg liefert, ist diejenige, die Fructose-1,6-bisphosphat in Fructose-6-phosphat umwandelt. Das Enzym Fructose-1,6-Bisphosphatase katalysiert diese Reaktion auf dem gluconeogenen Weg, der hydrolytisch ist und nachstehend zusammengefasst wird:
Fructose-1,6-bisphosphat + H.zweiODER => Fruktose-6-phosphat + P.ich
Dies ist einer der Regulierungspunkte der Glukoneogenese, da dieses Enzym Mg benötigtzwei+ für Ihre Tätigkeit. Fructose-6-phosphat unterliegt einer Isomerisierungsreaktion, die durch das Enzym Phosphoglycoisomerase katalysiert wird, das es in Glucose-6-phosphat umwandelt.
Schließlich ist die dritte dieser Reaktionen die Umwandlung von Glucose-6-phosphat in Glucose..
Dies geschieht durch die Wirkung von Glucose-6-Phosphatase, die eine Hydrolysereaktion katalysiert und die irreversible Wirkung von Hexokinase oder Glucokinase auf dem glykolytischen Weg ersetzt..
Glucose-6-phosphat + H.zweiODER => Glukose + P.ich
Dieses Enzym Glucose-6-Phosphatase ist an das endoplasmatische Retikulum von Leberzellen gebunden. Sie benötigen auch den Cofaktor Mgzwei+ seine katalytische Funktion ausüben.
Seine Lage garantiert die Funktion der Leber als Glukosesynthesizer, um die Bedürfnisse anderer Organe zu befriedigen.
Wenn der Körper nicht genügend Sauerstoff hat, wie dies bei längerem Training in den Muskeln und Erythrozyten der Fall sein kann, tritt eine Glukosefermentation auf. Das heißt, Glucose wird unter anaeroben Bedingungen nicht vollständig oxidiert und daher wird Lactat erzeugt.
Das gleiche Produkt kann ins Blut gelangen und von dort in die Leber gelangen. Dort wirkt es als glukoneogenes Substrat, da das Laktat beim Eintritt in den Cori-Zyklus zu Pyruvat wird. Diese Transformation ist auf die Wirkung des Enzyms Lactatdehydrogenase zurückzuführen.
Laktat ist ein wichtiges glukoneogenes Substrat im menschlichen Körper. Sobald die Glykogenspeicher aufgebraucht sind, hilft die Umwandlung von Laktat in Glukose, die Glykogenspeicher in Muskeln und Leber wieder aufzufüllen..
Andererseits tritt durch Reaktionen, die den sogenannten Glucose-Alanin-Zyklus bilden, eine Pyruvat-Transaminierung auf.
Dies findet sich in extrahepatischen Geweben mit der Umwandlung von Pyruvat in Alanin, das ein weiteres wichtiges glukoneogenes Substrat darstellt..
Unter extremen Bedingungen von längerem Fasten oder anderen Stoffwechselstörungen ist der Proteinkatabolismus die letzte Option für glukogene Aminosäuren. Diese bilden Zwischenprodukte des Krebszyklus und erzeugen Oxalacetat.
Glycerin ist das einzige wichtige glukoneogene Substrat, das aus dem Lipidstoffwechsel stammt..
Es wird während der Hydrolyse von Triacylglyceriden freigesetzt, die im Fettgewebe gespeichert sind. Diese werden durch aufeinanderfolgende Phosphorylierungs- und Dehydrierungsreaktionen in Dihydroxyacetonphosphat umgewandelt, die dem gluconeogenen Weg folgen, um Glucose zu bilden..
Andererseits sind nur wenige ungeradkettige Fettsäuren glukoneogen..
Eine der ersten Kontrollen der Glukoneogenese wird durch die Aufnahme von Nahrungsmitteln mit niedrigem Kohlenhydratgehalt durchgeführt, die einen normalen Glukosespiegel im Blut fördern.
Im Gegensatz dazu ist bei geringer Kohlenhydrataufnahme der Glukoneogenese-Weg wichtig, um den Glukosebedarf des Körpers zu decken..
Es gibt andere Faktoren, die in die wechselseitige Regulation zwischen Glykolyse und Glukoneogenese eingreifen: ATP-Spiegel. Wenn hoch, wird die Glykolyse gehemmt, während die Glukoneogenese aktiviert wird.
Das Gegenteil passiert bei AMP-Spiegeln: Wenn sie hoch sind, wird die Glykolyse aktiviert, aber die Glukoneogenese wird gehemmt.
Es gibt bestimmte Kontrollpunkte bei spezifischen enzymkatalysierten Reaktionen in der Glukoneogenese. Welche? Die Konzentration von enzymatischen Substraten und Cofaktoren wie Mgzwei+, und die Existenz von Aktivatoren wie Phosphofructokinase.
Phosphofructokinase wird durch AMP und den Einfluss der Pankreashormone Insulin, Glucagon und sogar einiger Glucocorticoide aktiviert.
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