Upload
antares986
View
159
Download
18
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Biokemija 2 - predavanja (PMF Split), prof.dr. sc.Maja Pavela - Vrančić
Citation preview
7. Glukoneogeneza
Sveuilite u SplituPrirodoslovno-matematiki fakultetOdjel za kemiju
prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrani
Sacotra Island Jemen
Izravne zalihe glukoze dovoljne su zajednodnevnu potrebumozak prosjene odrasle osobe troi dnevno 120 g glukoze
cijelome tijelu treba 160 g glukoze
u tjelesnim tekuinama ima oko 20 g glukoze
iz glikogena je raspoloivo 190 g glukoze
DULJE GLADOVANJE (troe se zaliheglukoze)
TEI FIZIKI NAPOR (imobilizirajuse lipidi i ugljikohidrati)
STRESNA STANJA
IZVORI GLUKOZEugljikohidrati iz hrane odravaju koncentraciju glukoze nekoliko sati
zalihe glikogena iscrpljuju se kroz 24 sata
odravanje normoglikemije ovisi o sintezi glukoze u procesu GLUKONEOGENEZEStanja u kojima se pojaava potronja glukoze
Pretee:piruvat i laktatglicerolugljikovodini lanci veine aminokiselina
masne kiseline s parnim brojem C-atoma se kod ivotinja ne mogu prevesti u glukozu
GLUKONEOGENEZA je proces sintezeglukoze de novoiz neugljikohidratnih preteaGLADOVANJEporast konc.glukagonapad konc.inzulinamasnekiselineglicerolmasnastanicamiinastanicaamino-kiselineostaloGLUKONEOGENEZAGLIKOGENOLIZAsintezaglukozeglikogenjetrakrvni sud
zbog manje mase, u bubregu se sintetizira 10 puta manje glukoze nego u jetri
vrlo malo glukoze se sintetizira u mozgu, skeletnim miiima i u sranom miiu
Glukoneogeneza se uglavnom odvija ujetri i korteksu bubrega
Glukoneogeneza u jetri odrava potrebnu razinu glukoze u krvi, odakle mozak i miii dobivaju dovoljno glukoze za svoje metabolike potrebe
glukozau krviapsorpcijaglukozeproizvodnjaglukoze++-luenjeinzulina
Glukoneogeneza NIJE izravni obrat glikolize!GlukoneogenezaGlikoliza
glukoza-6-fosfataza(- 5,1 kJ/mol)fruktoza-1,6-difosfataza(- 8,6 kJ/mol)PEPCKpiruvatkarboksilaza+ 0,8 kJ/molheksokinaza(- 16,7 kJ/mol)fosfofruktokinaza(- 14,2 kJ/mol)piruvat kinaza(- 31,4 kJ/mol)ireverzibilne reakcije glikolize
PIRUVAT
GLUKOZA
GLUKOZA-6-FOSFAT
FRUKTOZA-6-FOSFAT
FRUKTOZA-1,6-DIFOSFAT
dihidroksiacetonfosfat
gliceraldehid-3-fosfat
1,3-difosfoglicerat
3-fosfoglicerat
2-fosfoglicerat
FOSFOENOLPIRUVAT
H2O
H2O
ATP
ATP
ADP
ADP
Pi
Pi
ADP
ATP
ATP + CO2
ADP + Pi
GTP
GDP + CO2
OKSALOACETAT
ADP
ATP
ADP
ATP
piruvat
MATRIKS MITOHONDRIJA karboksilacija piruvata u oksaloacetat
Enzim: piruvat karboksilaza
2. CITOSOL dekarboksilacija i fosforilacija oksaloacetata u fosfoenolpiruvat, PEP
Enzim: fosfoenolpiruvat-karboksikinaza, PEPCKObrat reakcije koju katalizira piruvat kinazaodvija se u dva koraka1. 2. oksaloacetatoksaloacetatpiruvatGLUKONEOGENEZAPEP
reakcija karboksilacije
donor karboksilne skupine: HCO3-
kofaktor: BIOTIN
alosteriki aktivator: acetil-CoA
reakcija je ireverzibilna
ima kritinu ulogu u odravanju razine meuprodukata CLK (anaplerotska uloga dopunjujua)
ATP
ADP + Pi Piruvat karboksilazaje mitohondrijski enzimPIRUVATOKSALOACETATbiotin-enzim
Vitamin H ili B7 (biotin)sir, soja, suncokretove sjemenke, orasi, brokula, krumpir, okolada,pivski kvasac, iznutrice, piletina, kruh, riba, umanjak, banane, gljive, cvjetaa
Reakcija se odvija u tri koraka
1. HOCO2- + ATP HOCO2-PO32- (karboksifosfat) + ADP2. BIOTIN-enzim + HOCO2-PO32- CO2-BIOTIN-enzim + Pi + H2O3. CO2-BIOTIN-enzim + piruvat BIOTIN-enzim + oksaloacetat
Karboksi-biotin je pokretljivi prijenosnikaktiviranog CO2 Lys ostatakCO2-biotin-enzimbiotinBiotin je amidnom vezom kovalentno vezan na enzim
oksaloacetat (produkt djelovanja piruvat karboksilaze) je:
stehiometrijski meuprodukt glukoneogeneze ikatalitiki meuprodukt CLK
visoka koncentracija acetil-CoA upuuje na potrebu za vie oksaloacetata
SUDBINA oksaloacetata ovisi o razini ATP:visoki energijski naboj staniceinhibira CLK, pa se oksaloacetat troi u glukoneogenezi
niski energijski naboj stanice:oksaloacetat ulazi u CLKAlosteriki aktivator piruvat karboksilaze:acetil-CoA
*Glukoneogeneza zapoinje u matriksu mitohondrija,a nastavlje se u citoplazmicitosolna malatdehidrogenazamitohondrijska malatdehidrogenazaOksaloacetat se prenosi krozmembranu mitohondrijau obliku MALATAMALATOKSALOACETATGLUKONEOGENEZApiruvatpiruvatMALATOKSALOACETAT CO2+ATP
ADP + PiNADH + H+
NAD+ NAD+
NADH + H+
U citosolu:stvaranje nestabilnog FOSFOENOLA pokree
dekarboksilacija (oksidacija karboksilne skupine)
fosforilacija na teret GTP
GTPGDP
CO2
Fosfoenolpiruvat-karboksikinaza (PEPCK)oksaloacetatfosfoenolpiruvat PEP (enetgijom bogati spoj)
fruktoza-1,6-difosfat + H2O fruktoza-6-fosfat + Piglukoza-6-fosfat + H2O glukoza + Pi Obrat reakcije katalizirane fosfofruktokinazomodvija se djelovanjemFRUKTOZA-1,6-DIFOSFATAZEReverzibilne reakcije glukoneogeneze koriste glikolitike enzimeObrat reakcije katalizirane heksokinazomodvija se djelovanjemGLUKOZA-6-FOSFATAZEGLUKONEOGENEZApiruvatoksaloacetat
Stehiometrija glikolize i glukoneogeneze+ 2ATP- 6ATPGLIKOLIZAglukoza + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 piruvata + 2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O
Go= - 84 kJ/mol
GLUKONEOGENEZA2 piruvata + 2NADH + 4H+ + 4ATP + 2GTP + 6H2O glukoza + 2NAD+ + 4ADP + 2GDP + 6Pi
Go= - 38 kJ/mol
2ATP + 2GTP + 4H2O 2ADP + 2GDP + 4Pi
Termodinamski NEPOVOLJNA reakcija, obrat glikolize: Go= + 84 kJ/mol,pretvorena je u termodinamski POVOLJNU reakciju, glukoneogeneza: Go= - 38 kJ/mol
Cijena: utroak 4 energetski bogata spoja
Jetra proizvodi glukozu uz ulaganje energije, dok nehepatiko tkivo razgradnjom glukoze iskoritava uloenu energiju!
laktat piruvat aminokiseline
aminokiseline oksaloacetat propionat
glicerol triozafosfati fruktoza
glukozaSirovine za glukoneogenezu ukljuuju se uproces samo na odreenim mjestima
Sinteza glukoze iz laktata
Izvori laktata
SKELETNI MIII: kada brzina glikolize postane bra od CLK i respiracijskog lanca
ERITROCITI i druge stanice koje nemaju mitohondrije (ili imaju nisku razinu kisika)
KORIJEV ciklusJetra proizvodi glukozu troei energiju
Mii razgrauje glukozu i koristi energijuGLUKONEO-GENEZAGLIKOLIZAglukozapiruvatlaktatglukozapiruvatlaktatCiklusi koji povezuju tkiva i koji se oslanjaju na glukoneogenezu osiguravaju stalnu opskrbu tkiva glukozom
GLICEROL glicerol kinaza glicerol-3-fosfat NAD+ glicerol-3-fosfat dehidrogenaza NADH + H+ DIHIDROKSIACETONFOSFAT
glukoneo- glikolizageneza
GLUKOZA laktat glicerol nastaje u masnom tkivu hidrolizom triglicerida
Sinteza glukoze iz glicerolamasnekiselineglukozaglicerolglicerolglukoza izlazi u krv, zatim ulazi u jetru gdje se fosforilira u glicerol-3-fosfatglukoza
enke tuljana za vrijeme gladovanja i laktacije, glukoneogenezom iz glicerola (iz zaliha masti) proizvode glukozuU anoksiji, rak Chasmagnathus granulata glukoneogenezom iz laktata proizvodi glukozu
Izvor aminokiselina
proteini uneseni hranomu gladovanju, proteini skeletnih miia
Ugljikovodini lanci aminokiselina alanin, serin, glicin, arginin itd. pretvaraju se u piruvat ili intermedijere ciklusa limunske kiseline, koji se metaboliziraju u oksaloacetat (meuprodukt glukoneogeneze)
Sinteza glukoze iz aminokiselinaglukozafosfoenolpiruvat(PEP)piruvatacetil-CoAoksaloacetatCLKglukogene aminokiselineketogene aminokiselineglukogene aminokiselineglukogene aminokiseline
Ponavljanjelaktatglikogenglikoproteiniglukoza u krvikrobmonosaharididisaharidisaharozaenergijafosfoenolpiruvatglukoza-6-fosfattriacil-glicerolglukogene aminokiselineCLKpiruvat3-fosfogliceratCO2IVOTINJEBILJKE
1. koncentraciji supstrataglukoneogenezu aktiviraju laktat, glicerol, aminokiseline2. utjecaju hormonaglukagonpotie lipolizu u masnom tkivu i poveava koncentraciju masnih kiselina u krvipojaana oksidacija masnih kiselina u jetripojaana glukoneogeneza u jetri
inzulin potiskuje glukoneogenezu
3. alosterikim efektorima (AMP, ATP, acetil-CoA)Intenzitet glukoneogeneze ovisi o:
Koordinacija glikolize i glukoneogeneze je tkivno specifina kako bi energetske potrebe svih stanica bile zadovoljene
Acetil-CoA inhibira piruvat dehidrogenazu
aktivira piruvat karboksilazu
stvara se oksaloacetat za potrebe CLK
ako se CLK obustavi zbog visoke razine ATP, oksaloacetat ulazi u glukoneogenezuAktivacija glukoneogeneze inhibicija glikolize