X
تبلیغات
بیوشیمی - گلوکونئوژنز

بیوشیمی

بیو سنتز گلوکز یک ضرورت مطلق برای تمامی پستانداران است . زیرا مغز، سیستم عصبی،گلبول  های قرمز، بیضه ها ، قسمت مرکزی کلیه ها و بافت جنینی نیاز به گلوکز برداشت شده از خون به عنوان تنها منبع اصلی سوخت دارند . تولید گلوکز از پیش سازهای غیر هگزوزی گلوکونئوژنز گویند . گلوکونئوژنز در تمامی حیوانات، گیاهان ، قارچ ها و میکروارگانیسم ها به انجام می رسد .

پیش سازهای گلوکونئوژنز شامل تمامی مواد حد واسط گلیکولیتیک و چرخه اسید سیتریک و گلیسرول که طی هیدرولیز تری اسیل گلیسرول در بافت چربی آزاد می شود، لاکتات که توسط سلول هایی که فاقد میتوکندری هستند و توسط عضله اسکلتی در حال ورزش به درون خون رها می شود وآلفا کتواسید ها که از متابولیسم اسید های گلوکوژنیک مشتق می شوند می باشد.

جایگاه اصلی گلوکونئوژنز کبد می باشد، با این وجود مقدار اندکی نیز در کبد صورت می گیرد .گلوکونئوژنز بسیار ناچیزی نیز در مغز ، عضله اسکلتی یا عضله قلبی رخ می دهد . وجود گلوکونئوژنز در کبد و کلیه واقعاً به حفظ سطح گلوکز خون کمک می کند به گونه ای که مغز و عضله می توانند گلوکز کافی را جهت برآورده ساختن نیاز های متابولیکی خود ، از آن استخراج نمایند.

گلوکونئوژنز مسیر عکس گلیکولیز محسوب نمی گردد. در گلیکولیز گلوکز به پیرووات تبدیل می شود و در گلوکونئوژنز ، پیرووات به گلوکز تبدیل می شود . با این وجود گلوکونئوژنز مسیر عکس گلیکولیز محسوب نمی شود.از آنجا که تعادل گلیکولیز به نفع تشکیل پیرووات است ، چندین واکنش می بایستی متفاوت باشند . تحت شرایط معمول سلول ، مقدار واقعیG ∆ برای تشکیل پیرووات از گلوکز حدود) -84 KJ/MOL) می باشد . قسمت اعظم انرژی آزاد در گلیکولیز در سا مرحله ی ضرورتاً برگشت ناپذیر رخ می دهد .در گلوکونئوژنز ، این واکنش های واقعاً برگشت ناپذیر گلیکولیز ، توسط مراحل جدید زیر دور زده می شود :

1- فسفوانول پیرووات توسط پیووات کربوکسیلاز و فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز از پیرووات تشکیل می شود . این عمل از طریق تشکیل اگزوالوستات پیش می رود .

 هر دو واکنش فوق درون میتوکندری اتفاق می افتد. کربوکسی کیناز نیازمندبه بیوتین و ATPاست و توسط استیل کوآ از طریق آلوستریک فعال می شود. فسفوانول پیبرووات کربوکسی کیناز نیازمند به GTPاست . نسخه برداری از MRNA  آن توسط گلیکوژن افزایش می یابد و توسط انسولین دچار کاهش می شود.

2- فروکتوز 6-فسفات ازطریق هیدرولیز فسفات استر واقع در کربن شماره ی 1، از فروکتوز 1 و 6- بیس فسفات ایجاد می گردد . فروکتوز 1و 6- بیس فسفاتاز این هیدرولیز انرژی زا را کاتالیز می کند .این آنزیم در اثر افزایش میزان AMP مهار می شود و در اثر افزایش میزان ATP  فعال می گردد . این آنزیم توسط فروکتوز 2 6- بیس فسفات ، که فعال کننده آلوستریک اصلی گلیکولیز است نیز مهار می شود .

3-گلوکز از طریق هیدرولیز گلوکز 6- فسفات تشکیل می گردد ، واکنشی که توسط گلوکز 6- فسفاتاز کاتالیز می شود.  

تنظیم گلوکونئوژنز

تنظیم لحظه به لحظه گلوکونئوژنز عمدتا ًتوسط میزان گلوکاگون در گردش خون، و در دسترس بودن سوبستراهای گلوکونئوژنیک تعیین می شود. به علاوه تغییرات سازگارانه آهسته ای که در فعّالیت آنزیم رخ می دهد. در اثر تغییر در سرعت سنتز یا تجزیه آنزیم، یا هر دو است.

 الف)گلوکاگون

  این هورمون جزایر پانکراس سبب تحریک گلوکونئوژنزاز طریق ئسه مکانیسم  می شود.

1-     تغییر در فاکتور های آلوستریک : گلوکاگون سبب کاهش میزان فروکتوز 2،6-بیس فسفات می شود و بدین ترتیب سبب فعال شدن فروکتوز 1،6- بیس فسفاتاز و مهار فسفو فروکتو کیناز می شود .

2-     تغییر کووالان غعالیت آنزیم : گلوکاگون از طریق افزایش میزان AMPحلقوی و فعالیت پروتئین کیناز وابسته به CAMP، سبب تحریک تبدیل پیرووات کیناز به شکل غیر فعال خود می گردد . این کار سبب کاهش تبدیل فسفوانول پیرووات می شود ، که اثر ان بازگرداندن فسفو پیرووات به سنتز گلوکوز است .

3-     القای سنتز آنزیم : گلوکاگون سبب افزایش نسخه برداری از ژن فسفوانول پیرووات کربوکسیلاز می گردد و بدین ترتیب در دسترس بودن این آنزیم را با افزایش میزان سوبستراهای آن طی روزه داری افزایش می دهد.

ب ) در دسترس بودن سوبسترا

در دسترس بودن پیش سازهای گلوکونئوژنیک بویژه آمینواسیدهای گلوکونئوژنیک به میزان قابل توجهی بر سرعت سنتز گلوکز در کبد تاثیر می گذارد. کاهش میزان انسولین به نفع حرکت آمینواسیدها از پروتئین عضله عمل می کند و سبب فراهم شدن چارچوب کربنی برای گلوکونئوژنیز می شود.

ج ) فعال سازی آلوستریک توسط استیل کوآ

فعال سازی آلوستریک پیرووات کربوکسیلاز کبدی توسط استیل کوآ طی روزه داری به وقوع می پیوندد. در اثر لیپولیز شدید که در بافت چربی رخ می دهد، کبد در معرض سیل اسید های چرب قرار می گیرد. سرعت تشکیل استیل کوآ از طریق بتا – اکسیداسیون این اسیدهای چرب بیش از ظرفیت توانایی کبد در اکسید کردن آن به دی اکسید کربن و آب است. در نتیجه، استیل کوآ دچار انباشتگی می شود و سبب فعال شدن پیرووات کربوکسیلاز می گردد. [ توجه : استیل کوآ پیرووات دهیدروژناز را مهار می کند. بنابراین این ترکیب به تنهایی می تواند پیرووات را به سمت گلوکونئوژنز سوق دهد و از چرخه  TCA دور سازد].

د ) مهار آلوستریک توسط AMP

فروکتوز 1، 6 – بیس فسفاتاز توسط AMP مهار می شود. AMP، ترکیبی است که سبب فعال شدن فسفوفروکتوکیناز می گردد. بدین ترتیب افزایش میزان AMP سبب تحریک مسیری می شود که مواد مغزی را اکسیده می کند تا انرژی برای سلول فراهم شود.[ توجه : ATP و NADH که از طریق مسیرهای کاتالیتیک، مانند اکسیداسیون اسید چرب، به مقدار زیاد طی روزه داری تولید می شوند، برای گلوکونئوژنز لازم هستند].