gluconeogenesi

La gluconeogenesi è la sintesi del glucosio da prodotti non carboidrati. Tali prodotti o metaboliti sono principalmente acido lattico e piruvico, i cosiddetti amminoacidi glicogenici, glicerolo e numerosi altri composti. In altre parole, i precursori del glucosio nella gluconeogenesi possono essere piruvato o qualsiasi composto che viene convertito in piruvato durante il catabolismo o uno dei prodotti intermedi del ciclo dell'acido tricarbossilico.

Nei vertebrati, la gluconeogenesi è più intensa nelle cellule del fegato e dei reni (nella sostanza corticale).

La maggior parte degli stadi della gluconeogenesi è una reazione di glicolisi inversa. Solo 3 reazioni di glicolisi (esochinasi, fosfo-fructokinase e piruvato chinasi) sono irreversibili, quindi altri enzimi sono utilizzati nel processo di gluconeogenesi in 3 stadi. Considera la via della sintesi del glucosio dal piruvato.

Formazione di fosfoenolpiruvato da piruvato. La sintesi del fosfoenolpiruvato viene effettuata in più fasi. Inizialmente piruvato sotto l'influenza di piruvato carbossilasi e con la partecipazione di CO₂ e ATP è carbossilato per formare ossalacetato:

Quindi, a seguito della decarbossilazione e della fosforilazione sotto l'influenza dell'enzima fosfoenolpiruvato carbossilasi, l'ossaloacetato viene convertito in fosfoenolpiruvato. Il donatore del residuo di fosfato nella reazione è guanosina trifosfato (GTP):

È stato stabilito che il citosol e gli enzimi mitocondriali sono coinvolti nella formazione del fosfoenolpiruvato.

Il primo stadio della sintesi procede nei mitocondri (figura 10.6). La piruvato carbossilasi, che catalizza questa reazione, è un enzima mitocondriale allosterico. L'acetil-CoA è richiesto come attivatore allosterico di questo enzima. La membrana mitocondriale è impermeabile all'ossaloacetato risultante. Quest'ultimo è qui, nei mitocondri, restaurato al malato:

La reazione procede con la partecipazione della malato deidrogenasi dipendente da NAD mitocondriale. Nei mitocondri, il rapporto NADH / NAD + è relativamente alto e pertanto l'ossalacetato intramitocondriale viene facilmente ripristinato al malato, che lascia facilmente i mitocondri attraverso la membrana mitocondriale. Nel citosol, il rapporto NADH / NAD + è molto basso e il malato viene nuovamente ossidato con la partecipazione della malato deidrogenasi citoplasmatica dipendente dal NAD:

Un'ulteriore conversione dell'ossalacetato in fosfoenolpiruvato avviene nel citosol della cellula.

La trasformazione del fruttosio-1,6-bisfosfato in fruttosio-6-fosfato. Come risultato di una serie di reazioni di glicolisi reversibili, il fosfo-enolpiruvato formato dal piruvato si trasforma in fruttosio-1,6-bisfosfato. Questo è seguito dalla reazione fosfofuctokinase, che è irreversibile. La gluconeogenesi aggira questa reazione endergonica. La conversione del fruttosio-1,6-bis-fosfato in fruttosio-6-fosfato è catalizzata da fosfatasi specifica:

Fig. 10.6. La formazione di fosfoenolo-piruvato da piruvato. 1 - piruvato carbossilasi; 2 - deidrogenasi malato (mitocondriale); 3-malato deidrogenasi (citoplasmatico); 4 - fosfoenolpiruvato-carbossi chinasi.

Fig. 10.7. Glicolisi e gluconeogenesi. Le frecce rosse indicano i percorsi di "bypass" della gluconeogenesi nella biosintesi del glucosio da piruvato e lattato; i numeri nei cerchi indicano lo stadio corrispondente della glicolisi.

La formazione di glucosio da glucosio-6-fosfato. Nella successiva fase reversibile della biosintesi del glucosio, il fruttosio-6-fosfato viene convertito in glucosio-6-fosfato. Quest'ultimo può essere defosforilato (cioè la reazione aggira la reazione esochinasi) sotto l'influenza dell'enzima glucosio-6-fosfatasi:

Nella fig. 10.7 presenta reazioni di "bypass" della gluconeogenesi nella biosintesi del glucosio da piruvato e lattato.

Regolazione della gluconeogenesi. Un punto importante nella regolazione della gluconeogenesi è la reazione catalizzata dal piruvato carbossilasi. Il ruolo del modulatore allosterico positivo di questo enzima è eseguito da acetil-CoA. In assenza di acetil CoA, l'enzima è quasi completamente privo di attività. Quando l'acetil-CoA mitocondriale si accumula nella cellula, aumenta la biosintesi del glucosio da piruvato. È noto che l'acetil-CoA è contemporaneamente un modulatore negativo del complesso piruvato deidrogenasi (vedi sotto). Di conseguenza, l'accumulo di acetil CoA rallenta la decarbossilazione ossidativa del piruvato, che contribuisce anche alla conversione di quest'ultimo in glucosio.

Un altro punto importante nella regolazione della gluconeogenesi è la reazione catalizzata dal fruttosio-1,6-bisfosfatasi, un enzima che è inibito da AMP. L'AMP ha l'effetto opposto sulla fosfofuctokinasi, cioè, per questo enzima è un attivatore allosterico. A basse concentrazioni di AMP e alti livelli di ATP, la gluconeogenesi viene stimolata. Al contrario, quando il rapporto ATP / AMP è piccolo, si osserva la scissione del glucosio nella cellula.

Nel 1980, un gruppo di ricercatori belgi (G. Hers e altri) ha scoperto il fruttosio-2,6-bisfosfato nel tessuto epatico, che è un potente regolatore dell'attività dei due enzimi elencati:

Il 2,6-bifosfato di fruttosio attiva la fosfofuctokinasi e inibisce il fruttosio-1,6-bisfosfatasi. Un aumento del livello di fruttosio-2,6-bis-fosfato nella cellula contribuisce ad un aumento della glicolisi e ad una diminuzione del tasso di gluconeogenesi. Riducendo la concentrazione di fruttosio-2,6-bisfosfato, è vero il contrario.

È accertato che la biosintesi del fruttosio-2,6-bisfosfato proviene dal fruttosio-6-fosfato con la partecipazione dell'ATP e si scompone in fruttosio-6-fosfato e fosfato inorganico. La biosintesi e la decomposizione del fruttosio-2,6-bis-fosfato sono catalizzate dallo stesso enzima, vale a dire Questo enzima è bifunzionale, possiede sia fosfochinasi che attività fosfatasica:

È anche dimostrato che l'enzima bifunzionale è a sua volta regolato dalla fosforilazione di cAMP-dipendente. La fosforilazione porta ad un aumento dell'attività della fosfatasi e ad una diminuzione dell'attività fosfo-chinasi di un enzima bifunzionale. Questo meccanismo spiega il rapido effetto degli ormoni, in particolare il glucagone, a livello del fruttosio 2,6-bisfosfato nella cellula (vedi capitolo 16).

L'attività di un enzima bifunzionale è anche regolata da alcuni metaboliti, tra cui il glicolol-3-fosfato è della massima importanza. L'effetto del glicerolo-3-fosfato sull'enzima nella sua direzione è simile all'effetto che si osserva quando viene fosforilato dalle protein chinasi cAMP-dipendenti.

Attualmente, il fruttosio-2,6-bisfosfato, oltre al fegato, si trova anche in altri organi e tessuti di animali, così come in piante e microrganismi.

È stato dimostrato che la gluconeogenesi può anche essere regolata indirettamente, vale a dire attraverso un cambiamento nell'attività di un enzima che non è direttamente coinvolto nella sintesi del glucosio. Così, è stato stabilito che l'enzima glicolisi piruvatkinase esiste in 2 forme - L e M. Forma L (dall'inglese. Fegato - fegato) prevale in tessuti capaci di gluconeogenesi. Questa forma è inibita da un eccesso di ATP e alcuni amminoacidi, in particolare da al-Nin. La forma M (dall'inglese Muscolo - muscolo) non è soggetta a tale regolazione. In condizioni di sufficiente fornitura di energia alla cellula, la forma L della piruvato chinasi viene inibita. Come conseguenza dell'inibizione, la glicolisi viene rallentata e vengono create condizioni favorevoli alla glucone-geno-senesi.

Infine, è interessante notare che esiste una stretta relazione tra la glicolisi, che si sta verificando intensamente nel tessuto muscolare durante la sua attività attiva, e la glucogenesi, in particolare la caratteristica del tessuto epatico. Con la massima attività muscolare a seguito di un aumento della glicolisi, un eccesso di acido lattico si diffonde nel sangue e una parte significativa di esso viene convertita in glucosio (gluconeogenesi) nel fegato. Tale glucosio può quindi essere utilizzato come substrato energetico necessario per l'attività del tessuto muscolare. La relazione tra i processi di glicolisi nel tessuto muscolare e la gluconeogenesi nel fegato può essere rappresentata come uno schema:

Gluconeogenesi nel fegato

Formazione di glucosio dal lattato. Il lattato formato nei muscoli intensamente attivi o nelle cellule con il metodo anaerobico predominante del catabolismo del glucosio entra nel sangue e quindi nel fegato. Nel fegato, il rapporto NADH / NAD + è inferiore a quello nel muscolo contratto, pertanto la reazione della lattato deidrogenasi procede nella direzione opposta, vale a dire verso la formazione del piruvato dal lattato. Successivamente, il piruvato è coinvolto nella gluconeogenesi e il glucosio risultante entra nel sangue e viene assorbito dai muscoli scheletrici. Questa sequenza di eventi è chiamata "ciclo del glucosio-lattato "o" ciclo Corey".

Il ciclo Corey svolge 2 funzioni essenziali: 1 - prevede l'utilizzo del lattato; 2 - previene l'accumulo di lattato e, di conseguenza, una pericolosa diminuzione del pH (acidosi lattica). Una parte del piruvato formato dal lattato viene ossidata dal fegato in CO₂ e H₂R. L'energia di ossidazione può essere utilizzata per sintetizzare l'ATP, che è necessaria per le reazioni di gluconeogenesi.

La formazione di glucosio da aminoacidi. Gli amminoacidi, che, quando catabolizzati, si trasformano in piruvato o metaboliti del ciclo dei citrati, possono essere considerati potenziali precursori del glucosio e del glicogeno e sono chiamati glicogenici. Ad esempio, l'oxa-loacetato, che è formato da acido aspartico, è un prodotto intermedio sia del ciclo citrato che della gluconeogenesi. Di tutti gli amminoacidi che entrano nel fegato, circa il 30% è alanina. Questo perché la rottura delle proteine ​​muscolari produce amminoacidi, molti dei quali vengono convertiti immediatamente in piruvato, o prima in ossalacetato e poi in piruvato. Quest'ultimo viene convertito in alanina, acquisendo un gruppo amminico da altri amminoacidi. L'alanina dei muscoli viene trasportata dal sangue al fegato, dove viene nuovamente convertita in piruvato, che è parzialmente ossidato e parzialmente incorporato nella neogenesi del glucosio. Pertanto, vi è la seguente sequenza di eventi (ciclo glucosio-alanina): glucosio nei muscoli → piruvato nei muscoli → alanina nei muscoli → alanina nel fegato → glucosio nel fegato → glucosio nei muscoli. L'intero ciclo non porta ad un aumento della quantità di glucosio nei muscoli, ma risolve i problemi del trasporto dell'ammino azoto dai muscoli al fegato e previene l'acidosi lattica.

Formazione di glucosio da glicerolo. Il glicerolo è formato dall'idrolisi dei triacilgliceroli, principalmente nel tessuto adiposo. Solo quei tessuti che hanno l'enzima glicerolo-chinasi, per esempio fegato, reni, possono usarlo. Questo enzima dipendente dall'ATP catalizza la conversione del glicerolo in α-glicerofosfato (glicerolo-3-fosfato). Quando glicerolo-3-fosfato è incluso nella gluconeogenesi, viene disidratato con deidrogenasi NAD-dipendente per formare diidrossiacetonefosfato, che viene ulteriormente convertito in glucosio.

35.35 L'idea della via del pentoso fosfato delle trasformazioni del glucosio. Reazioni ossidative (allo stadio del ribosio-5-fosfato). Distribuzione e risultati totali di questo percorso (formazione di pentosi, NADPH ed energia)

Via del pentoso fosfato, chiamato anche shunt esofosfosfato, serve come alternativa per ossidazione del glucosio-6-fosfato. La via del pentoso fosfato è costituita da 2 fasi (parti) - ossidativa e non ossidante.

Nella fase ossidativa, il glucosio-6-fosfato si ossida irreversibilmente in pentoso-ribulosio-5-fosfato e si forma NADPH ridotto. Nella fase non ossidativa, il ribosio-5-fosfato viene convertito in modo reversibile in metaboliti ribosio-5-fosfato e glicolisi. La via del pentoso fosfato fornisce alle cellule un ribosio per sintetizzare i nucleotidi purinici e pirimidinici e idrogenata il coenzima NADPH, che viene utilizzato nei processi rigenerativi. L'equazione totale della via del pentoso fosfato è espressa come segue:

3 glucosio-6-fosfato + 6 NADP + → 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 Fruttosio-6-fosfato + Gliceraldeide-3-fosfato.

Gli enzimi della via del pentoso fosfato, così come gli enzimi della glicolisi, sono localizzati nel citosol. La via più attiva del pentoso fosfato si verifica nel tessuto adiposo, nel fegato, nella corteccia surrenale, negli eritrociti, nella ghiandola mammaria durante l'allattamento, nei testicoli.

Nella parte ossidante della via del pentoso fosfatoil glucosio-6-fosfato subisce la decarbossilazione ossidativa, con conseguente formazione di pentosi. Questo passaggio include 2 reazioni di deidrogenazione.

La prima reazione di deidrogenazione - la conversione di glucosio-6-fosfato in gluconolattone-6-fosfato - è catalizzata dalla NADP + -dipendente glucosio-6-fosfato deidrogenasi ed è accompagnata dall'ossidazione del gruppo aldeidico al primo atomo di carbonio e dalla formazione di una molecola NADPH a coenzima ridotto. Successivamente, il gluconolattone-6-fosfato viene rapidamente convertito in 6-fosfogluconato con la partecipazione dell'enzima gluconolattone idratasi. L'enzima 6-fosfogluconato deidrogenasi catalizza la seconda reazione di deidrogenazione della parte ossidante, durante la quale si verifica anche la decarbossilazione. In questo caso, la catena di carbonio viene accorciata da un atomo di carbonio, il ribulosio-5-fosfato e la seconda molecola NADPH idrogenata viene formata. NADPH restaurato inibisce il primo enzima dello stadio ossidativo della via del pentoso fosfato - glucosio-6-fosfato deidrogenasi. La conversione di NADPH nello stato ossidato di NADP + porta a un'inibizione più debole dell'enzima. La velocità della reazione corrispondente aumenta e si forma una maggiore quantità di NADPH.

L'equazione totale dello stadio di ossidazione fosfato pentosoi percorsi possono essere rappresentati come:

Le reazioni di ossidazione sono la principale fonte di NADPH nelle cellule. I coenzimi idrogenati forniscono idrogeno con processi biosintetici, reazioni redox che implicano la protezione delle cellule contro le specie reattive dell'ossigeno.

Lo stadio ossidativo della formazione del pentoso e lo stadio non ossidativo (il percorso del ritorno dei pentosi agli esosi) insieme formano un processo ciclico. Tale processo può essere descritto dall'equazione generale:

Ciò significa che 6 molecole di glucosio-5-fosfato (pentosi) e 6 molecole di CO sono formate da 6 molecole di glucosio₂. Gli enzimi della fase non ossidativa trasformano 6 molecole di ribosio-5-fosfato in 5 molecole di glucosio (esoso). Quando queste reazioni sono eseguite in sequenza, l'unico prodotto utile è NADPH, che si forma nella fase ossidativa della via del pentoso fosfato. Questo processo è chiamato ciclo del pentoso fosfato. Il flusso del ciclo del pentoso fosfato consente alle cellule di produrre NADPH, che è necessario per la sintesi dei grassi, senza accumulare pentosi.

L'energia rilasciata durante la degradazione del glucosio si trasforma in energia di un donatore di idrogeno ad alta energia - NADPH. Il NADPH idrogenato funge da fonte di idrogeno per le sintesi riduttive e l'energia NADPH viene convertita e immagazzinata in sostanze di nuova sintesi, come gli acidi grassi, rilasciate durante il loro catabolismo e utilizzate dalle cellule.

gluconeogenesi

Il contenuto

La gluconeogenesi è il processo di formazione nel fegato e in parte nella sostanza corticale dei reni (circa il 10%) delle molecole di glucosio da molecole di altri composti organici - fonti di energia, come amminoacidi liberi, acido lattico, glicerolo. Gli acidi grassi liberi dei mammiferi non sono usati per la gluconeogenesi.

Gli stadi della gluconeogenesi ripetono gli stadi della glicolisi nella direzione opposta e sono catalizzati dagli stessi enzimi ad eccezione di 4 reazioni:

• Conversione di piruvato in ossalacetato (enzima piruvato carbossilasi)
• La trasformazione dell'ossalacetato in fosfoenolpiruvato (enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi)
• Conversione di fruttosio-1,6-difosfato in fruttosio-6-fosfato (enzima fruttosio-1,6-difosfatasi)
• La conversione del glucosio-6-fosfato in glucosio (l'enzima glucosio-6-fosfatasi)

L'equazione della gluconeogenesi totale: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Ruolo nel corpo Modifica

Quando il digiuno nel corpo umano vengono attivamente utilizzate riserve nutritive (glicogeno, acidi grassi). Sono suddivisi in aminoacidi, chetoacidi e altri composti non carboidrati. La maggior parte di questi composti non viene eliminata dal corpo, ma viene riciclata. Le sostanze vengono trasportate dal sangue al fegato da altri tessuti e vengono utilizzate nella gluconeogenesi per la sintesi del glucosio, la principale fonte di energia nel corpo. Pertanto, quando il corpo è esaurito, la gluconeogenesi è il principale fornitore di substrati energetici.

L'effetto dell'alcol sulla gluconeogenesi Modifica

C'è un altro aspetto da ricordare quando si considera la gluconeogenesi dal punto di vista della biologia e della medicina umana. Il consumo di grandi quantità di alcol inibisce drasticamente la gluconeogenesi nel fegato, con conseguente abbassamento dei livelli di glucosio nel sangue. Questa condizione è chiamata ipoglicemia. Questo effetto dell'alcol colpisce in modo particolarmente acuto dopo uno sforzo fisico intenso oa stomaco vuoto. Se una persona beve alcolici dopo un lungo e duro lavoro fisico, il livello di glucosio nel sangue può scendere al 40 o addirittura al 30% della norma. L'ipoglicemia influisce negativamente sulla funzione cerebrale. È particolarmente pericoloso per quelle aree che controllano la temperatura corporea, così che, per esempio, sotto l'influenza dell'ipoglicemia, la temperatura corporea può scendere di 2 ° C o più (quando misurata nel retto). Se a una persona viene data una tale condizione di bere una soluzione di glucosio, allora la normale temperatura corporea si riprenderà rapidamente. La vecchia consuetudine, che prescriveva di dare a coloro che erano stati salvati in mare o nel deserto persone affamate o esauste di whisky o di brandy, è fisiologicamente ingiustificata e persino pericolosa; in questi casi, deve essere somministrato il glucosio.

Gluconeogenesi, atrofia muscolare e scarsa cicatrizzazione delle ferite Modifica

Il glucagone inizia a stimolare la gluconeogenesi dopo circa 6 ore di digiuno, ma la stimolazione intensiva della gluconeogenesi avviene dopo 32 ore di digiuno quando viene attivato l'ormone cortisolo. Nota: l'ormone cortocortico glucocorticosteroide è uno steroide catabolico. Attiva la degradazione delle proteine ​​muscolari e di altri tessuti in aminoacidi, che agiscono come precursori del glucosio nella gluconeogenesi. L'atrofia muscolare è una misura necessaria che deve essere presa per fornire glucosio al cervello. Pertanto, è necessario fornire cibo aggiuntivo per i pazienti che si stanno riprendendo da un intervento chirurgico o da lesioni estese (ad esempio, sindrome da compressione a lungo termine o gravi ustioni). Se il paziente non riceve una quantità sufficiente di cibo, i processi catabolici predominano nel suo corpo e si verifica l'esaurimento dei muscoli e dei tessuti. Affinché le ferite possano guarire, è necessario rafforzare i processi anabolici, per i quali è richiesto cibo aggiuntivo.

La glicolisi e la gluconeogenesi si completano a vicenda

Poiché la sintesi e l'ossidazione del glucosio sono estremamente importanti per l'esistenza della cellula (glicolisi) e dell'intero organismo (gluconeogenesi), la regolazione di questi processi soddisfa le richieste di organi e tessuti in varie condizioni di esistenza.

Poiché l'ossidazione glicolitica del glucosio

• è un modo per ottenere energia in condizioni aerobiche e anaerobiche, si verifica continuamente in tutte le cellule e, naturalmente, deve e si attiva quando la cellula funziona in modo più efficiente, ad esempio contrazione dei miociti, movimento dei neutrofili;
• Se il glicerolo e l'acetil-ScoA sono usati per sintetizzare i grassi negli epatociti e negli adipociti, questa ossidazione si attiva con un eccesso di glucosio in queste cellule.

La gluconeogenesi, come la formazione di glucosio nel fegato da fonti non di carboidrati, è necessaria:

• durante l'ipoglicemia durante il carico muscolare - la sintesi del glucosio dall'acido lattico, proveniente dai muscoli in funzione, e dal glicerolo, che si forma durante la mobilizzazione del grasso;
• con ipoglicemia con breve digiuno (fino a 24 ore) - sintesi principalmente da acido lattico, che entra continuamente nel fegato dagli eritrociti,
• con ipoglicemia durante il digiuno prolungato - principalmente sintesi da aminoacidi formati durante il catabolismo proteico, e anche da acido lattico e glicerina.

Così, la gluconeogenesi, andando nel fegato, fornisce tutte le altre cellule e organi (globuli rossi, tessuti nervosi, muscoli, ecc.) Con glucosio, in cui sono attivi i processi che richiedono glucosio. L'ingresso di glucosio in queste cellule è anche necessario per mantenere la concentrazione di ossalacetato e per garantire la combustione nel TCA dell'acetil-SKOA derivato da acidi grassi o corpi chetonici.

In generale, si possono distinguere due modi di regolare la glicolisi e la gluconeogenesi: ormonale con la partecipazione di ormoni e metabolici, vale a dire utilizzando prodotti intermedi o finali del metabolismo del glucosio.

Esistono tre aree principali in cui questi processi sono regolamentati:

• prima reazione di glicolisi,
• la terza reazione di glicolisi e reversibile a lei,
• la decima reazione di glicolisi e reversibile ad esso.

Regolazione della gluconeogenesi

L'attivazione ormonale della gluconeogenesi viene effettuata dai glucocorticoidi, che aumentano la sintesi di piruvato carbossilasi, fosfoenolpiruvato carbossibinasi, fruttosio-1,6-difosfatasi. Il glucagone stimola gli stessi enzimi attraverso il meccanismo dell'adenilato ciclasi mediante fosforilazione.

L'energia per la gluconeogenesi deriva dalla β-ossidazione degli acidi grassi. Il prodotto finale di questa ossidazione, acetil-SCAA, stimola allostericamente l'attività del primo enzima gluconeogenesi, piruvato carbossilasi. Inoltre, il fruttosio-1,6-difosfatasi viene stimolato con la partecipazione di ATP.

Fattori ormonali e metabolici che regolano la glicolisi e la gluconeogenesi

Regolazione della glicolisi

Regolazione ormonale

Nel fegato, la glicolisi è stimolata dall'insulina, che aumenta il numero di enzimi chiave della glicolisi (esochinasi, fosfofuctokinasi, piruvato chinasi).

Nel fegato, l'attività della glucochinasi, ad eccezione dell'insulina, è regolata da altri ormoni:

• l'attivazione è causata da nuclei anon,
• la loro attività sopprime i glucocorticoidi e gli estrogeni.

In altri tessuti, l'attività delle esochinasi

• si alza dagli ormoni tiroidei,
• diminuito da glucocorticoidi e somatotropina.

Regolazione metabolica

L'esochinasi delle cellule non epatiche è inibita dal prodotto della sua stessa reazione, glucosio-6-fosfato.

fosfofruttochinasi:

• attivato da AMP e il suo substrato (fruttosio-6-fosfato),
• inibito - ATP, acido citrico, acidi grassi.

La piruvato-chinasi è attivata dal fruttosio-1,6-difosfato (regolazione diretta diretta).

Molecole di AMP, stimolando la glicolisi, si formano nella reazione adenilato chinasi, attivata quando appare un eccesso di ADP. Particolarmente vivido, il valore di tale regolamento si manifesta in lavoro muscolare:

gluconeogenesi

La gluconeogenesi è il processo di formazione nel fegato e in parte nella sostanza corticale dei reni (circa il 10%) delle molecole di glucosio da molecole di altri composti organici - fonti di energia, come amminoacidi liberi, acido lattico, glicerolo. Gli acidi grassi liberi dei mammiferi non sono usati per la gluconeogenesi.

Il contenuto

Fasi della gluconeogenesi

Gli stadi della gluconeogenesi ripetono gli stadi della glicolisi nella direzione opposta e sono catalizzati dagli stessi enzimi ad eccezione di 4 reazioni:

1. Conversione di piruvato in ossalacetato (enzima piruvato carbossilasi)
2. La trasformazione dell'ossalacetato in fosfoenolpiruvato (enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi)
3. Conversione di fruttosio-1,6-difosfato in fruttosio-6-fosfato (enzima fruttosio-1,6-difosfatasi)
4. La conversione del glucosio-6-fosfato in glucosio (l'enzima glucosio-6-fosfatasi)

Equazione della gluconeogenesi totale: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n [1].

Ruolo nel corpo

Quando il digiuno nel corpo umano vengono attivamente utilizzate riserve nutritive (glicogeno, acidi grassi). Sono suddivisi in aminoacidi, chetoacidi e altri composti non carboidrati. La maggior parte di questi composti non viene eliminata dal corpo, ma viene riciclata. Le sostanze vengono trasportate dal sangue al fegato da altri tessuti e vengono utilizzate nella gluconeogenesi per la sintesi del glucosio, la principale fonte di energia nel corpo. Pertanto, quando il corpo è esaurito, la gluconeogenesi è il principale fornitore di substrati energetici.

note

1. ↑ Biochimica visiva. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, p.302

riferimenti

• Trova e organizza sotto forma di link a fonti attendibili che confermano scritte.
• Supplemento dell'articolo (l'articolo è troppo breve o contiene solo una definizione di dizionario).

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Gluconeogenesi. Il ruolo del fegato nel metabolismo dei carboidrati;

Rilascio di ATP nella decomposizione del glucosio aerobico.

La formazione di ATP durante la glicolisi può procedere in due modi:

1. Fosforilazione del substrato, quando per la sintesi di ATP da ADP e H₃RO₄ viene utilizzata l'energia del legame macroergico del substrato.

2. Fosforilazione ossidativa dovuta all'energia del trasferimento di elettroni e protoni lungo CPE (complessi respiratori tissutali).

In condizioni aerobiche, 2 molecole di NADH → la catena respiratoria vengono "salvate" e formano 3 · 2 = 6 molecole di ATP. (Il NADH ossidante a catena respiratoria ha 3 punti di fosforilazione - questi sono I, III, IV. Complessi della catena respiratoria per molecola O₂ - 3 molecole H₃RO₄. (P / O = 3) è il coefficiente di fosforilazione Considerando 2 molecole di ATP sintetizzate nelle reazioni di fosforilazione allo stadio di formazione del piruvato, nel primo stadio otteniamo 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Se i substrati dipendenti dal FAD sono ossidati nella catena respiratoria, i punti di coniugazione rimangono 2: III e IV complessi (P / O = 2) per molecola O₂ - 2 molecole H₃RO₄.

Pertanto, al terzo stadio, a causa del donatore di idrogeno e della corretta funzione energetica del ciclo di Krebs, otteniamo 24 ATP.

In totale, in tutte e tre le fasi di ossidazione aerobica di 1 mole di glucosio, otteniamo 38 moli di ATP.

L'energia totale di decomposizione del glucosio è 2880 kJ / mol. L'energia libera dell'idrolisi del legame ATP ad alta energia è di 50 kJ / mol. Per la sintesi dell'ATP nell'ossidazione del glucosio si usa 38 · 50 = 1900 kJ, che è il 65% dell'energia totale della scissione del glucosio. Questa è la massima efficienza energetica possibile del glucosio.

Il valore della glicolisi anaerobica.

La glicolisi anaerobica, nonostante il piccolo effetto energetico, è la principale fonte di energia per i muscoli scheletrici nel periodo iniziale di intenso lavoro, vale a dire in condizioni in cui la fornitura di ossigeno è limitata.

Inoltre, i globuli rossi maturi estraggono energia attraverso l'ossidazione anaerobica del glucosio, perché non hanno mitocondri.

La gluconeogenesi è la sintesi del glucosio da sostanze non carboidratiche.

I principali substrati della gluconeogenesi:

Il lattato è un prodotto della glicolisi anaerobica negli eritrociti e nei muscoli attivi, è costantemente utilizzato nella gluconeogenesi.

La glicerina viene rilasciata durante l'idrolisi dei grassi o durante l'esercizio.

Gli aminoacidi - si formano durante la disgregazione delle proteine ​​muscolari e sono inclusi nella gluconeogenesi con digiuno prolungato o lavoro muscolare prolungato.

Krebs Cycle Substrates

Gli acidi grassi non possono servire come fonte di glucosio.

Schema dell'inclusione di substrati nella gluconeogenesi.

La gluconeogenesi fornisce al corpo il bisogno di glucosio nei casi in cui una diminuzione del glucosio non è compensata dal glicogeno epatico. Ad esempio: con un digiuno relativamente lungo o una forte restrizione dei carboidrati nella dieta.

Mantenimento dei livelli di glucosio nel sangue durante il digiuno prolungato e intenso sforzo fisico. In condizioni anaerobiche, i muscoli usano solo il glucosio per il fabbisogno energetico;

La fornitura costante di glucosio come fonte di energia è assolutamente necessaria per il tessuto nervoso (cervello) e i globuli rossi.

Il glucosio è anche necessario per il tessuto adiposo per sintetizzare il glicerolo, parte integrante dei lipidi.

Il processo di gluconeogenesi si verifica principalmente nel fegato e meno intenso nella sostanza corticale dei reni, così come la mucosa intestinale.

Le reazioni di glicolisi hanno luogo nel citosol e parte delle reazioni di gluconeogenesi si svolgono nei mitocondri.

L'inclusione di vari substrati nella glicogenesi dipende dallo stato fisiologico del corpo.

L'equazione totale della gluconeogenesi:

La più significativa formazione di glucosio, principalmente da piruvato, in quanto facilmente convertibile nel principale amminoacido glicogeno - alanina, così come acido lattico, che, agendo in quantità significative nel sangue dai muscoli dopo l'esercizio, nel fegato sotto l'influenza di LDH si ossida piruvato. Nel processo di catabolismo dei substrati del ciclo di Krebs, si forma ossaloacetato, che è anche incluso nella reazione della gluconeogenesi.

Le fasi principali della gluconeogenesi coincidono con le reazioni di glicolisi e sono catalizzate dagli stessi enzimi, solo che procedono nella direzione opposta.

Tuttavia, vi è una caratteristica molto importante a causa del fatto che 3 reazioni nella glicolisi catalizzate da chinasi: esochinasi, fosfofuctokinasi e piruvato chinasi, sono irreversibili. Queste barriere sono bypassate nella gluconeogenesi attraverso reazioni speciali.

Considerare le reazioni di gluconeogenesi che differiscono dalle reazioni di glicolisi e si verificano nella gluconeogenesi usando altri enzimi.

1. Formazione di fosfoenolpiruvato da piruvato (bypassando la reazione piruvato-chinasi).

La reazione è catalizzata da due enzimi: piruvato carbossilasi e fosfoenolpiruvato carbossichinasi.

La prima reazione ha luogo nei mitocondri. Enzima - piruvato carbossilasi è biotina-dipendente (le reazioni di carbossilazione nelle cellule avvengono con la partecipazione di vitamina H):

Piruvato + CO₂ + ATP + H₂Informazioni su piruvato carbossilasi ossalacetato (SCHUK) + ADP + H₃RO₄

La reazione procede usando ATP.

Quindi il secondo enzima di gluconeogenesi, fosfoenolpiruvato carbossichinasi, entra nella reazione, la reazione procede nel citosol:

Schuk + GTP phosphoenolpiruvatcarbokskniaza Fostoenolpiruvato + CON₂ + GDF

In questa reazione, la formazione del legame mactoergico del fosfoenolpiruvato è dovuta all'energia del GTP, mentre si verifica la decarbossilazione dell'ossaloacetato.

Questo è seguito da reazioni di glicolisi nella direzione opposta allo stadio della formazione di fruttosio-1,6-difosfato.

1. Idrolisi di fruttosio-1,6-difosfato (bypassando la reazione fosfofuctokinasi).

Fruttosio-1,6-difosfato + H₂Informazioni su Fruktozobifosfataza Fruktozo-6-phosphate + N₃RO₄

1. Idrolisi del fruttosio-6-fosfato (aggirando la reazione esochinasi)

Enzima - fosfatasi glucosio-6-fosfato - fosfoesomerasi.

Glucosio-6-fosfato + N₂Informazioni su Glucosio-6-fosfatasi Glucosio + N₃RO₄

Il glucosio libero, che si forma durante questa reazione, proviene dal fegato nel sangue e viene utilizzato dai tessuti.

Il bilancio energetico della gluconeogenesi da piruvato: 6 moli di ATP sono consumate per la sintesi di 1 mole di glucosio e 2 moli di piruvato.

importante gluconeogenesi da glicerina e amminoacidi.

Il digiuno quando pesantemente consumato come acidi grassi fonti energetiche in una grande quantità di glicerina è formata, che viene attivata tramite ATP esposto glitserokinazy convertito in α-glicerofosfato, e poi ossidato glicerofosfato in fosfodioksiatseton - substrato glicolisi.

Inoltre, il fosfossiaacetone viene utilizzato nella sintesi del glucosio, vale a dire nella gluconeogenesi.

Gluconeogenesi da lattato.

Lattato formata durante la glicolisi aerobica è convertito nel fegato in piruvato e lattato, con conseguente muscolari intensi nel sangue, e poi il fegato ed è convertito mediante l'azione di LDH in piruvato, che è incluso nel gluconeogenesi, e il glucosio formata entra nel sangue e viene assorbito da scheletrico muscoli - questa sequenza è chiamata ciclo Corey o ciclo del lattato glucosio.

Per ogni molecola di lattato durante la gluconeogenesi, vengono consumate tre molecole di ATP (più precisamente due ATP e una GTP); Poiché la formazione di glucosio richiede 2 molecole di lattato, il processo totale di gluconeogenesi da lattato è descritto come segue:

2 lattato + 6 ATP + 6 N₂Informazioni su → glucosio + 6 ADP + 6 N₃RO₄.

Il glucosio risultante può rientrare nei muscoli e si trasforma in acido lattico.

Glucosio + 2 ADP + 2 N₃RO₄ → 2 lattato + 2 ATP + 2 N₂O.

Di conseguenza, a seguito dell'azione del ciclo Corey (ciclo glucosio - lattato), i muscoli attivi producono 2 ATP consumando 6 ATP nel fegato.

SINTESI DEL GLUCOSIO NEL FEGATO (GLUCONEOGENESI)

La gluconeogenesi è il processo di sintesi del glucosio da sostanze non contenenti carboidrati. Nei mammiferi, questa funzione viene eseguita principalmente dal fegato, in misura minore - i reni e le cellule della mucosa intestinale. I principali substrati della gluconeogenesi sono piruvato, lattato, glicerina, amminoacidi (Figura 10).

La gluconeogenesi fornisce al corpo il bisogno di glucosio in quei casi in cui la dieta contiene una quantità insufficiente di carboidrati (esercizio fisico, digiuno). L'assunzione permanente di glucosio è particolarmente necessaria per il sistema nervoso e i globuli rossi. Quando la concentrazione di glucosio nel sangue scende al di sotto di un certo livello critico, la funzione cerebrale è compromessa; nell'ipoglicemia grave, si verifica un coma e può verificarsi la morte.

La fornitura di glicogeno nel corpo è sufficiente per soddisfare i requisiti di glucosio tra i pasti. Quando il carboidrato o l'inedia completa, così come in condizioni di lavoro fisico prolungato, la concentrazione di glucosio nel sangue viene mantenuta dalla gluconeogenesi. Le sostanze che possono trasformarsi in piruvato o in qualsiasi altro metabolita della gluconeogenesi possono essere coinvolte in questo processo. La figura mostra i punti di inclusione dei substrati primari nella gluconeogenesi:

Il glucosio è necessario per il tessuto adiposo come fonte di glicerolo, che fa parte dei gliceridi; svolge un ruolo significativo nel mantenere efficaci concentrazioni di metaboliti del ciclo dell'acido citrico in molti tessuti. Anche nelle condizioni in cui la maggior parte del fabbisogno calorico del corpo è soddisfatto dal grasso, c'è sempre un certo bisogno di glucosio. Inoltre, il glucosio è l'unico carburante per il lavoro dei muscoli scheletrici in condizioni anaerobiche. È un precursore dello zucchero del latte (lattosio) nelle ghiandole mammarie e viene attivamente consumato dal feto durante il periodo di sviluppo. Il meccanismo della gluconeogenesi viene utilizzato per rimuovere i prodotti del metabolismo del tessuto dal sangue, come il lattato formato nei muscoli e i globuli rossi, il glicerolo, che viene continuamente formato nel tessuto adiposo

L'inclusione di vari substrati nella gluconeogenesi dipende dallo stato fisiologico del corpo. Il lattato è un prodotto della glicolisi anaerobica nei globuli rossi e nei muscoli attivi. La glicerina viene rilasciata durante l'idrolisi del grasso nel tessuto adiposo nel periodo post-adsorbimento o durante l'esercizio. Gli amminoacidi si formano come risultato della rottura delle proteine ​​muscolari.

Sette reazioni di glicolisi sono facilmente reversibili e vengono utilizzate nella gluconeogenesi. Ma le tre reazioni alla chinasi sono irreversibili e devono essere deviate (figura 12). Ad esempio, fruttosio 1,6-bisfosfato e glucosio-6-fosfato viene defosforilato da fosfatasi specifiche ed è fosforilato a formare piruvato fosfoenolpiruvato tramite due fasi intermedie tramite ossalacetato. La formazione di ossalacetato è catalizzata dal piruvato carbossilasi. Questo enzima contiene biotina come coenzima. L'ossalacetato si forma nei mitocondri, trasportato al citosol ed è incluso nella gluconeogenesi. Si deve prestare attenzione al fatto che ciascuna delle reazioni di glicolisi irreversibile, insieme alla corrispondente reazione irreversibile alla gluconeogenesi, costituisce un ciclo chiamato substrato:

Ci sono tre di questi cicli - secondo tre reazioni irreversibili. Questi cicli fungono da punti di applicazione dei meccanismi regolatori, in conseguenza dei quali il flusso dei metaboliti cambia lungo il percorso della decomposizione del glucosio o lungo il percorso della sua sintesi.

La direzione delle reazioni del primo ciclo di substrato è regolata principalmente dalla concentrazione di glucosio. Durante la digestione, la concentrazione di glucosio nel sangue aumenta. L'attività della glucochinasi in queste condizioni è massima. Di conseguenza, la reazione glicolitica glucosio-glucosio-6-fosfato è accelerata. Inoltre, l'insulina induce la sintesi della glucochinasi e quindi accelera la fosforilazione del glucosio. Poiché la glucochinasi epatica non è inibita dal glucosio-6-fosfato (a differenza della esochinasi muscolare), la parte principale del glucosio-6-fosfato è diretta lungo la via glicolitica.

La conversione del glucosio-6-fosfato in glucosio è catalizzata da un'altra specifica fosfatasi - glucosio-6-fosfatasi. È presente nel fegato e nei reni, ma è assente nei muscoli e nel tessuto adiposo. La presenza di questo enzima consente al tessuto di fornire glucosio al sangue.

La decomposizione del glicogeno con la formazione di glucosio-1-fosfato è fosforilasi. La sintesi del glicogeno procede lungo un percorso completamente diverso, attraverso la formazione di uridina difosfato glucosio, ed è catalizzata dalla glicogeno sintasi.

Il secondo ciclo di substrato: la conversione del fruttosio-1,6-bisfosfato in fruttosio-6-fosfato, è catalizzata da uno specifico enzima fruttosio-1,6-bisfosfatasi. Questo enzima si trova nel fegato e nei reni, inoltre è stato trovato nel muscolo striato.

La direzione delle reazioni del secondo ciclo di substrato dipende dall'attività della fosfofuctokinasi e della fosfatasi di fruttosio-1,6-bisfosfato. L'attività di questi enzimi dipende dalla concentrazione di fruttosio-2,6-bisfosfato.

Il fruttosio-2,6-bisfosfato è formato dalla fosforilazione del fruttosio-6-fosfato con la partecipazione dell'enzima bifunzionale (BIF), che catalizza anche la reazione inversa.

L'attività della chinasi si verifica quando l'enzima bifunzionale si trova nella forma defosforilata (BIF-OH). La forma defosforilata di BIF è caratteristica del periodo di assorbimento quando l'indice insulina-glucagone è alto.

A basso insulina-glucagone index caratteristica per un lungo periodo di fame verificarsi BIF fosforilazione e l'espressione della sua attività di fosfatasi, con conseguente riduzione del fruttosio 2,6-bisfosfato, rallentando glicolisi e gluconeogenesi accensione.

Le reazioni di chinasi e fosfatasi sono catalizzate da diversi siti attivi del BIF, ma in ciascuno dei due stati dell'enzima - fosforilati e defosforilati - viene inibito uno dei siti attivi.

Data di inserimento: 2015-09-18; Visualizzazioni: 1298; LAVORO DI SCRITTURA DELL'ORDINE

Gluconeogenesi nel fegato

La gluconeogenesi è la sintesi del glucosio da prodotti non carboidrati. Tali prodotti o metaboliti sono principalmente acido lattico e piruvico, i cosiddetti amminoacidi glicogenici e un certo numero di altri composti. In altre parole, i precursori del glucosio nella gluconeogenesi possono essere piruvato o qualsiasi composto che viene convertito in piruvato durante il catabolismo o uno dei prodotti intermedi del ciclo dell'acido tricarbossilico. Nei vertebrati, la gluconeogenesi è più intensa nelle cellule del fegato e dei reni (corteccia).

La maggior parte degli stadi della gluconeogenesi è l'inversione delle reazioni di glicolisi. Solo tre reazioni della glicolisi (esochinasi, fosfofruktokinaznaya e piruvatkinaznaya) irreversibile, quindi nel processo di gluconeogenesi altri enzimi sono utilizzati in tre fasi. Considera la via della sintesi del glucosio dal piruvato.

Formazione di fosfoenolpiruvato da piruvato. La sintesi del fosfoenolpiruvato viene effettuata in più fasi. Inizialmente piruvato sotto l'influenza di piruvato carbossilasi e con la partecipazione di CO₂ e ATP è carbossilato (la cosiddetta forma attiva di CO₂, nella formazione di cui, oltre all'ATP, partecipa la biotina) con la formazione di ossalacetato:

Poi, come risultato di decarbossilazione di ossalacetato e fosforilazione influenzato enzima fosfoenolpiruvatkarboksikinazy (nome enzima è dato dalla reazione inversa) viene convertito in fosfoenolpiruvato. Il donatore del residuo di fosfato nella reazione è guanosina trifosfato (GTP):

Successivamente è stato trovato che sia il citoplasma che gli enzimi mitocondriali sono coinvolti nella formazione del fosfoenolpiruvato.

Il primo stadio è localizzato nei mitocondri (fig. 88). La piruvato carbossilasi, che catalizza questa reazione, è un enzima mitocondriale allosterico. L'acetil-CoA è richiesto come attivatore allosterico di questo enzima. La membrana mitocondriale è impermeabile all'ossaloacetato risultante. Quest'ultimo è anche restaurato in malochondria nel malato:

La reazione procede con la partecipazione della malato deidrogenasi dipendente da NAD mitocondriale. Nei mitocondri, il rapporto di NADH₂/ NAD è relativamente grande, e quindi l'ossalacetato intramitocondriale viene facilmente ripristinato al malato, che lascia facilmente i mitocondri, passando attraverso la membrana mitocondriale. Nel citoplasma, il rapporto di NADH₂/ OVER è molto piccolo e il malato viene nuovamente ossidato in ossalacetato con la partecipazione della malato deidrogenasi citoplasmatica dipendente da NAD:

Ulteriore conversione di ossaloacetato a fosfoenolpiruvato si verifica nel citoplasma della cellula. Nella fig. 89 illustra il processo di cui sopra per la formazione di fosfoenolpiruvato da piruvato.

La conversione del fruttosio-1,6-difosfato in fruttosio-6-fosfato. Il fosfoenolpiruvato formato dal piruvato viene convertito in fruttosio-1,6-difosfato come risultato di una serie di reazioni di glicolisi reversibili. Questo è seguito dalla reazione fosfofuctokinase, che è irreversibile. La gluconeogenesi aggira questa reazione endergonica. La conversione del fruttosio-1,6-difosfato in fruttosio-6-fosfato è catalizzata da fosfatasi specifica:

Va notato che la fruttosio-bis-fosfatasi è inibita dall'AMP e attivata dall'ATP, cioè questi nucleotidi hanno un effetto sulla fruttosio-bis-fosfatasi, l'opposto del loro effetto sulla fosfofuctokinasi (vedi pagina 329). Quando la concentrazione di AMP è bassa e la concentrazione di ATP è elevata, la gluconeogenesi viene stimolata. Al contrario, quando il rapporto ATP / AMP è basso, la scissione del glucosio si verifica nella cellula.

La formazione di glucosio da glucosio-6-fosfato. Nella successiva fase reversibile della biosintesi del glucosio, il fruttosio-6-fosfato viene convertito in glucosio-6-fosfato. Quest'ultimo può essere defosforilato (cioè la reazione aggira la reazione esochinasi) sotto l'influenza dell'enzima glucosio-6-fosfatasi:

Nella fig. 89 presenta reazioni di "bypass" nella biosintesi del glucosio da piruvato e lattato. È interessante notare che esiste una stretta relazione tra la glicolisi, che si sta verificando intensamente nel tessuto muscolare durante la sua attività attiva, e la gluconeogenesi, particolarmente caratteristica del tessuto epatico. Con la massima attività muscolare a seguito di una maggiore glicolisi, un eccesso di acido lattico si diffonde nel sangue. Una parte significativa del lattato in eccesso nel fegato viene convertita in glucosio (gluconeogenesi). Il glucosio formato nel fegato può quindi essere utilizzato come substrato energetico necessario per l'attività del tessuto muscolare. La relazione tra i processi di glicolisi nel tessuto muscolare e la gluconeogenesi nel fegato è mostrata nel diagramma.

Metabolismo aerobico del piruvato

Le cellule che sono scarsamente fornite di ossigeno possono esistere parzialmente o completamente a causa dell'energia della glicolisi. Tuttavia, la maggior parte dei tessuti riceve energia principalmente a causa di processi aerobici (ad esempio l'ossidazione del piruvato). Durante la glicolisi, l'acido piruvico viene ripristinato e convertito in acido lattico - il prodotto finale del metabolismo anaerobico; nel caso della trasformazione aerobica, l'acido piruvico subisce la decarbossilazione ossidativa per formare l'acetil-CoA, che può quindi essere ossidato in acqua e CO₂.

Ossidazione del piruvato in acetil-CoA (decarbossilazione ossidativa dell'acido piruvico)

L'ossidazione del piruvato in acetil CoA, catalizzata dal sistema piruvato deidrogenasi, procede in più fasi (Fig. 90). Vi prendono parte tre enzimi (piruvato deidrogenasi, lipoatacetiltransferasi, lipoamide deidrogenasi) e cinque coenzimi (NAD, FAD, tiamina difosfato, ammide dell'acido lipoico e coenzima A). In totale, la reazione può essere scritta come segue:

Pyruvate + NAD + HS-KoA -> Acetil-CoA + NADH₂ + CO₂

La reazione è accompagnata da una diminuzione significativa nell'energia libera standard ed è praticamente irreversibile.

Il primo stadio della decarbossilazione ossidativa del piruvato è catalizzato dall'enzima piruvato deidrogenasi (E₁); Il coenzima in questa reazione è TDF. Si divide₂, e idrossietil derivati ​​TDF è formato da piruvato:

Nella seconda fase del processo, il gruppo idrossietilico del complesso E₁ - THP-CHOH-CH₃ viene trasferito all'ammide dell'acido lipoico, che a sua volta è associato all'enzima lipoatacetiltransferasi (E₂). L'acetile è associato alla forma ridotta dell'ammide dell'acido lipoico e il TDF-E viene rilasciato.₁.

L'acetil-lipoato (collegato al complesso enzimatico) interagisce quindi con il coenzima A (terzo stadio). La reazione è catalizzata dall'enzima lipoato acetiltransferasi (E₂). Si forma acetil CoA, che è separato dal complesso enzimatico:

Nella quarta fase, si verifica l'ossidazione dell'acido lipoico ridotto alla sua forma di disolfuro. La reazione è catalizzata dall'enzima lipoamide deidrogenasi (E₃), che contiene il coenzima FAD, in grado di ridurre:

Infine, nella quinta fase, E₃-FADH₂ ossidato dal NAD. Come conseguenza della reazione, la forma ossidata E viene rigenerata.₃-FAD e NADH sono formati₂:

L'acetil-CoA formato nel processo di decarbossilazione ossidativa subisce un'ulteriore ossidazione con la formazione di CO alla fine₂ e H₂A. In altre parole, l'ossidazione completa dell'acetil CoA si verifica nel ciclo dell'acido tricarbossilico o nel ciclo di Krebs. Questo processo, così come la decarbossilazione ossidativa del piruvato, si verifica nei mitocondri delle cellule.

Ciclo degli gliossilato

Nelle piante superiori e nei microrganismi nel processo di gluconeogenesi, il ciclo degli gliossilato gioca un ruolo importante. A causa di questo ciclo, piante e microrganismi superiori sono in grado di convertire i metaboliti bicarbonici e quindi l'acetil-CoA in carboidrati. Nelle cellule animali, non ci sono due enzimi chiave del ciclo degli gliossilato: isocitrato liasi e malato sintasi, e quindi questo ciclo non può essere effettuato in essi.

Lo schema generale del ciclo del gliossilato può essere rappresentato come segue:

gluconeogenesi

La gluconeogenesi è la sintesi del glucosio da sostanze di natura non carboidratica, che si verificano principalmente nel fegato e, meno intensamente, nella sostanza corticale dei reni e della mucosa intestinale.

La funzione della gluconeogenesi è di mantenere i livelli di glucosio nel sangue durante il digiuno prolungato e l'intenso sforzo fisico. L'assunzione permanente di glucosio come fonte di energia è particolarmente necessaria per il tessuto nervoso e i globuli rossi.

Substrati di gluconogenesi - PVC, acido lattico, glicerina, amminoacidi. La loro inclusione nella gluconeogenesi dipende dallo stato fisiologico dell'organismo.

La maggior parte delle reazioni della gluconeogenesi sono la glicolisi inversa. Sono catalizzati dagli stessi enzimi delle corrispondenti reazioni di glicolisi.

Tre reazioni di glicolisi (esochinasi (1), fosfofructokinase (3), piruvato (10)) sono irreversibili e durante la gluconeogenesi altri enzimi funzionano in queste fasi.

Sintesi di glucosio da PVC.

Il primo stadio è la formazione di fosfoenolpiruvato da PVC.

a) carbossilazione di PVA sotto l'influenza di piruvato carbossilasi con formazione di ossalacetato nei mitocondri:

La piruvato carbossilasi è un enzima mitocondriale il cui attivatore allosterico è l'acetil-KoA. Per l'ossalacetato, la membrana mitocondriale è impenetrabile, pertanto l'ossalacetato nei mitocondri si trasforma in malato con la partecipazione della malato deidrogenasi NAD-dipendente mitocondriale:

Il malato esce dai mitocondri attraverso la membrana mitocondriale nel citosol, dove sotto l'azione del malato deidrogenasi NAD-dipendente citoplasmatico viene ossidato in ossalacetato:

b) la decarbossilazione e la fosforilazione dell'ossaloacetato avvengono nel citosol della cellula con la formazione di fosfoenolpiruvato; enzima - fosfoenolpiruvato carbossichinasi:

Fase 2: conversione del fruttosio-1,6-bisfosfato in fruttosio-6-fosfato.

Come conseguenza delle reazioni di glicolisi reversibili, il fosfoenolpiruvato viene convertito in fruttosio-1,6-fosfato. Questo è seguito dalla reazione irreversibile alla glicolisi della fosfolisochinasi. La gluconeogenesi aggira questa reazione:

Il terzo stadio è la formazione di glucosio da fruttosio-6-fosfato.

Il fruttosio-6-fosfato è convertito in glucosio-6-fosfato, che è defosforilato (la reazione va in giro esochinasi) sotto l'influenza della glucosio-6-fosfatasi:

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