كيف تشارك المواد في استحداث السكر؟ تخليق الجلوكوز من الأحماض الأمينية استحداث السكر من حمض الجلوتاميك

من الدم إلى خلايا الأنسجة ، يدخل الجلوكوز من خلال آلية الانتشار الميسر بمشاركة البروتينات الحاملة. الاستثناء هو خلايا الأنسجة العضلية والدهنية ، حيث يتم تنظيم الانتشار الميسر بواسطة الأنسولين (هرمون البنكرياس). في حالة عدم وجود الأنسولين ، يكون غشاء البلازما لهذه الخلايا غير منفذ للجلوكوز ، لأنه لا يحتوي على بروتينات حاملة للجلوكوز.

ناقلات الجلوكوزتم العثور على (GLUT) في جميع الأنسجة.

أنواع GLUT	التوطين في الأعضاء
	بشكل رئيسي في الدماغ والمشيمة والكلى والأمعاء الغليظة
	بشكل رئيسي في الكبد والكلى وخلايا بيتا لجزر لانجرهانز والخلايا المعوية
	في العديد من الأنسجة ، بما في ذلك الدماغ والمشيمة والكلى
	في العضلات (الهيكلية والقلبية) والأنسجة الدهنية
(يعتمد على الأنسولين)	يحتوي في غياب الأنسولين بشكل شبه كامل في السيتوبلازم
	في الأمعاء الدقيقة. من المحتمل أن تكون حاملة للفركتوز.

الأنواع الخمسة الموصوفة من GLUT لها هيكل أساسي مماثل وتنظيم المجال.

يوفر GLUT-1 تدفقًا ثابتًا للجلوكوز إلى الدماغ ؛

تم العثور على GLUT-2 في خلايا الأعضاء التي تطلق الجلوكوز في الدم. بمشاركة GLUT-2 يتم نقل الجلوكوز إلى الدم من الخلايا المعوية والكبد. يشارك GLUT-2 في نقل الجلوكوز إلى خلايا β في البنكرياس ؛

يحتوي GLUT-3 على تقارب أعلى للجلوكوز من GLUT-1. كما أنه يوفر تدفقًا ثابتًا للجلوكوز إلى خلايا الأنسجة العصبية والأنسجة الأخرى ؛

GLUT-4 هو الناقل الرئيسي للجلوكوز إلى خلايا الأنسجة العضلية والدهنية ؛

تم العثور على GLUT-5 بشكل رئيسي في خلايا الأمعاء الدقيقة. وظائفها ليست معروفة جيدا.

يمكن العثور على جميع أنواع GLUT في غشاء البلازما وفي حويصلات الغشاء في السيتوبلازم. ومع ذلك ، يتم دمج GLUT-4 فقط ، المترجمة في الحويصلات السيتوبلازمية ، في الغشاء البلازمي للعضلات وخلايا الأنسجة الدهنية بمشاركة هرمون الأنسولين البنكرياس. نظرًا لحقيقة أن إمداد العضلات والأنسجة الدهنية بالجلوكوز يعتمد على الأنسولين ، فإن هذه الأنسجة تسمى معتمدة على الأنسولين.

تأثير الأنسولين على حركة ناقلات الجلوكوز من السيتوبلازم إلى غشاء البلازما.

1 - ارتباط الأنسولين بالمستقبلات ؛ 2 - قسم مستقبلات الأنسولين الذي يواجه داخل الخلية يحفز حركة ناقلات الجلوكوز ؛ 3 ، 4 - تتحرك الناقلات في تكوين الحويصلات المحتوية عليها إلى غشاء البلازما للخلية ، وتدخل في تكوينها وتنقل الجلوكوز إلى الخلية.

من المعروف وجود مخالفات مختلفة في عمل ناقلات الجلوكوز. قد يكون وجود عيب موروث في هذه البروتينات هو السبب وراء داء السكري غير المعتمد على الأنسولين. يمكن حدوث اختلالات في GLUT-4 في المراحل التالية:

انتقال إشارة الأنسولين حول حركة هذا الناقل إلى الغشاء ؛

حركة الناقل في السيتوبلازم.

إدراج في تكوين الغشاء.

الانفصال عن الغشاء ، إلخ.

استحداث السكر هو تخليق الجلوكوزمن مكونات غير كربوهيدراتية: اللاكتات, بيروفات, الجلسرين, أحماض كيتودورة كريبس وأحماض الكيتو الأخرى ، من أحماض أمينية... جميع الأحماض الأمينية ، باستثناء ليسين الكيتون والليسين ، قادرة على المشاركة في تخليق الجلوكوز. يتم دمج ذرات الكربون لبعض منها (الجلوكوجينيك) بالكامل في جزيء الجلوكوز ، وبعضها (مختلط) جزئيًا.

بالإضافة إلى الحصول على الجلوكوز ، يوفر استحداث السكر أيضًا التنظيف اللاكتاتتتشكل باستمرار في خلايا الدم الحمراء أو أثناء عمل العضلات ، و الجلسرين، وهو أحد منتجات تحلل الدهون في الأنسجة الدهنية.

كما تعلم ، في تحلل السكرهناك ثلاث ردود فعل لا رجعة فيها: بيروفات كيناز(العاشر)، فسفوفركتوكيناز(الثالث) و هيكسوكيناز(أول). في هذه التفاعلات ، يتم إطلاق الطاقة لتخليق ATP. لذلك ، في العملية العكسية ، حواجز الطاقة، والتي تتجاوزها الخلية بمساعدة تفاعلات إضافية.

يشمل استحداث السكر كل شيء ردود فعل عكسيةتحلل السكر و الحلول الخاصة، بمعنى آخر. لا يكرر تفاعل أكسدة الجلوكوز تمامًا. يمكن أن تحدث تفاعلاته في جميع الأنسجة ، باستثناء تفاعل الجلوكوز 6 فوسفاتيز الأخير ، والذي يحدث فقط في كبدو الكلى... لذلك ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، يحدث استحداث السكر في هذين العضوين فقط.

في هذه المرحلة من استحداث السكر ، يعمل اثنان من الإنزيمات الرئيسية - في الميتوكوندريا بيروفات كربوكسيلازوفي العصارة الخلوية فوسفوينول بيروفات كربوكسيكيناز ،في هذه الحالة ، التفاعلات تستهلك اثنين من وحدات الماكرو - ATP و GTP.

كيميائيًا ، يبدو الحل البديل للتفاعل العاشر بسيطًا للغاية:

نسخة مبسطة من تجاوز تفاعل تحلل السكر العاشر

ومع ذلك ، فإن النقطة هي أن بيروفات كربوكسيلازيقع في الميتوكوندريا ، و- في العصارة الخلوية. يكمل المشكلة الكتامةغشاء الميتوكوندريا ل أوكسالو أسيتات... ولكن من خلال الغشاء يمكن أن يمر مالات، وهي مقدمة من oxaloacetate بواسطة CTA.

لذلك ، في الواقع ، يبدو كل شيء أكثر تعقيدًا:

1. في العصارة الخلوية ، يمكن أن يظهر حمض البيروفيك أثناء الأكسدة حمض اللاكتيكوفي تفاعل التحويل ألانين... بعد ذلك ، يخترق البيروفات ، مع أيونات H + تتحرك على طول التدرج البروتوني ، إلى الميتوكوندريا. في الميتوكوندريا بيروفات كربوكسيلازيحول حمض البيروفيك إلى أوكسالو أسيتات.

يحدث تفاعل البيروفات الكربوكسيلاز باستمرار في الخلية ، حيث أن أوكسالأسيتات هو المنظم الرئيسي لمعدل CTX. يسمى رد الفعل استجابة CTX (تجديد) anaplerotic.

2. علاوة على ذلك ، يمكن تحويل oxaloacetate إلى phosphoenolpyruvate ، ولكن لهذا يجب أن يدخل العصارة الخلوية أولاً. لذلك ، يحدث تفاعل اختزال أوكسالو أسيتات إلى مالات بمشاركة نازعة هيدروجين مالات... نتيجة لذلك ، يتراكم الذكور ، ويذهب إلى العصارة الخلوية ، وهنا يتم تحويله مرة أخرى إلى أوكسالو أسيتات.

يسمح فائض NADH في الميتوكوندريا بعكس تفاعل مالات نازعة الهيدروجين لـ CTX. يأتي NADH من أكسدة الأحماض الدهنية ، والتي يتم تنشيطها في خلايا الكبد أثناء الصيام.

3. في السيتوبلازم فوسفوينول بيروفات كربوكسيكينازيقوم بتحويل أوكسالو أسيتات إلى فسفوينول بيروفات، يتطلب التفاعل طاقة GTP. ينفصل نفس الكربون عن الجزيء كما هو متصل.

تجاوز تفاعل تحلل السكر العاشر

تجاوز تفاعل تحلل السكر الثالث

يتم التغلب على العقبة الثانية أمام تخليق الجلوكوز - تفاعل فسفوفركتوكيناز - بمساعدة إنزيم الفركتوز -1،6-ثنائي فوسفاتيز... يوجد هذا الإنزيم في الكلى والكبد والعضلات المخططة. وبالتالي ، فإن هذه الأنسجة قادرة على تصنيع الفركتوز 6 فوسفات والجلوكوز 6 فوسفات.

استحداث السكرهي عملية تخليق الجلوكوز من مواد غير كربوهيدراتية. في الثدييات ، يتم تنفيذ هذه الوظيفة بشكل أساسي بواسطة كبد ، وإلى حد أقل - الكلى و خلايا الغشاء المخاطي المعوي ... الركائز الرئيسية لتكوين السكر هي البيروفات ، اللاكتات ، الجلسرين ، الأحماض الأمينية (الشكل 10).

الشكل 10

يوفر استحداث السكر احتياجات الجسم من الجلوكوز في الحالات التي يحتوي فيها النظام الغذائي على كمية غير كافية من الكربوهيدرات (نشاط بدني ، صيام). إن الإمداد المستمر بالجلوكوز ضروري بشكل خاص للجهاز العصبي وخلايا الدم الحمراء. عندما ينخفض ​​تركيز الجلوكوز في الدم عن مستوى حرج معين ، تتعطل وظيفة الدماغ ؛ في حالة نقص السكر في الدم الشديد ، تحدث غيبوبة ويمكن أن تكون قاتلة.

يمتلك الجسم ما يكفي من مخازن الجليكوجين لتلبية احتياجات الجلوكوز بين الوجبات. مع الكربوهيدرات أو الجوع الكامل ، وكذلك في ظل ظروف العمل البدني المطول ، يتم الحفاظ على تركيز الجلوكوز في الدم بسبب استحداث السكر. قد تتضمن هذه العملية مواد قادرة على التحول إلى بيروفات أو أي مستقلب آخر لتكوين السكر. يوضح الشكل نقاط إدراج الركائز الأولية في تكوين السكر:

الجلوكوز ضروري للأنسجة الدهنية كمصدر للجلسرين ، وهو جزء من الجليسريد. يلعب دورًا أساسيًا في الحفاظ على التركيزات الفعالة لمستقلبات دورة حمض الستريك في العديد من الأنسجة. حتى في الحالات التي يتم فيها تلبية معظم احتياجات الجسم من السعرات الحرارية عن طريق الدهون ، هناك دائما حاجة معينة للجلوكوز.بالإضافة إلى ذلك ، الجلوكوز هو الوقود الوحيد لعضلات الهيكل العظمي للعمل في ظل الظروف اللاهوائية. وهو مقدمة لسكر الحليب (اللاكتوز) في الغدد الثديية ويستهلكه الجنين بنشاط أثناء نموه. يتم استخدام آلية استحداث السكر لإزالة منتجات استقلاب الأنسجة من الدم ، على سبيل المثال ، اللاكتات ، التي تتشكل في العضلات وكريات الدم الحمراء ، الجلسرين ، الذي يتشكل باستمرار في الأنسجة الدهنية.

يعتمد إدراج ركائز مختلفة في عملية استحداث السكر على الحالة الفسيولوجية للكائن الحي. اللاكتاتهو نتاج لانحلال السكر اللاهوائي في كريات الدم الحمراء والعضلات العاملة. الجلسرينأطلق أثناء التحلل المائي للدهون في الأنسجة الدهنية في فترة ما بعد الامتصاص أو أثناء المجهود البدني. أحماض أمينيةتتشكل نتيجة لانهيار بروتينات العضلات.

سبعة تفاعلات تحلل الجلوكوز يمكن عكسها بسهولة وتستخدم في تكوين السكر. ولكن لا يمكن عكس ثلاثة تفاعلات كيناز ويجب تحويلها (الشكل 12). وهكذا ، فإن الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات والجلوكوز -6-فوسفات يتم نزع فسفرته بواسطة فوسفاتازات معينة ، ويتم فسفرة البيروفات لتشكيل فوسفوينول بيروفات من خلال خطوتين وسيطتين عبر أوكسالو أسيتات. يتم تحفيز تكوين أوكسالو أسيتات بواسطة بيروفات كربوكسيلاز. يحتوي هذا الإنزيم على البيوتين كنزيم مساعد. يتشكل أوكسالو أسيتات في الميتوكوندريا ، وينتقل إلى العصارة الخلوية ، ويشارك في تكوين السكر. وتجدر الإشارة إلى أن كل من التفاعلات التي لا رجعة فيها لتحلل السكر ، جنبًا إلى جنب مع التفاعل المقابل الذي لا رجعة فيه لتكوين السكر ، تشكل دورة تسمى الركيزة:

الشكل 12

هناك ثلاث دورات من هذا القبيل - تقابل ثلاث تفاعلات لا رجعة فيها. هذه الدورات تخدم نقاط تطبيق الآليات التنظيمية ، ونتيجة لذلك يتغير تدفق المستقلبات إما على طول مسار انهيار الجلوكوز أو على طول مسار تركيبه.

اتجاه ردود الفعل دورة الركيزة الأولىينظم بشكل رئيسي عن طريق تركيز الجلوكوز. أثناء الهضم ، يرتفع تركيز الجلوكوز في الدم. نشاط الجلوكوكيناز هو الحد الأقصى في ظل هذه الظروف. نتيجة لذلك ، يتم تسريع تفاعل حال السكر. جلوكوز جلوكوز 6 فوسفات.بالإضافة إلى ذلك ، يحفز الأنسولين تخليق الجلوكوكيناز وبالتالي يسرع عملية فسفرة الجلوكوز. نظرًا لأن جلوكوكيناز الكبد لا يثبطه الجلوكوز 6 فوسفات (على عكس هكسوكيناز العضلات) ، يتم توجيه الجزء الأكبر من الجلوكوز 6 فوسفات على طول مسار التحلل.

يتم تحفيز تحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى جلوكوز بواسطة فوسفاتيز محدد آخر - الجلوكوز 6 فوسفاتيز.وهي موجودة في الكبد والكلى ، ولكنها غائبة في الأنسجة العضلية والدهنية. يسمح وجود هذا الإنزيم للأنسجة بتزويد الدم بالجلوكوز.

يتم تفكيك الجليكوجين مع تكوين الجلوكوز -1 فوسفات بواسطة الفوسفوريلاز. يتبع تخليق الجليكوجين مسارًا مختلفًا تمامًا ، من خلال تكوين جلوكوز يوريدين ثنائي الفوسفات ، ويتم تحفيزه سينثيز الجليكوجين.

الركيزة الثانيةالدورة: تحويل الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات إلى فركتوز 6-فوسفات ، محفزًا بواسطة إنزيم معين الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتيز.يوجد هذا الإنزيم في الكبد والكلى ، كما يوجد في العضلات المخططة.

اتجاه ردود الفعل الركيزة الثانيةتعتمد الدورة على نشاط الفوسفوفركتوكيناز والفوسفاتاز في الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات. يعتمد نشاط هذه الإنزيمات على تركيز الفركتوز - 2 - 6 - ثنائي الفوسفات.

يتكون الفركتوز -2،6-بيسفوسفات عن طريق فسفرة الفركتوز 6-فوسفات بمشاركة إنزيم ثنائي الوظيفة (BIF) ، والذي يحفز أيضًا التفاعل العكسي.

يحدث نشاط كيناز عندما يكون الإنزيم ثنائي الوظيفة في صورة منزوعة الفسفرة (BIF-OH). يعتبر الشكل المنزوع الفسفرة من BIF سمة مميزة لفترة الامتصاص ، عندما يكون مؤشر الأنسولين والجلوكاجون مرتفعًا.

مع انخفاض مؤشر الأنسولين-الجلوكاجون ، وهو سمة لفترة من الصيام لفترات طويلة ، تحدث فسفرة BIF ومظاهر نشاط الفوسفاتيز ، مما يؤدي إلى انخفاض كمية الفركتوز -2،6-بيسفوسفات ، وإبطاء تحلل السكر والتحول إلى استحداث السكر.

يتم تحفيز تفاعلات كيناز والفوسفاتيز بواسطة مراكز نشطة مختلفة من BIF ، ولكن في كل من حالتين من الإنزيم - الفسفرة ونزع الفسفرة - يتم منع أحد المراكز النشطة.

16.2.1. استحداث السكر هو التخليق الحيوي للجلوكوز من مختلف المركبات غير الكربوهيدراتية. يتمثل الدور البيولوجي لتكوين الجلوكوز في الحفاظ على مستوى ثابت للجلوكوز في الدم ، وهو أمر ضروري لإمداد الأنسجة بالطاقة الطبيعية ، والتي تتميز بالحاجة المستمرة للكربوهيدرات. هذا ينطبق بشكل خاص على الجهاز العصبي المركزي.

يزداد دور استحداث السكر مع عدم كفاية تناول الكربوهيدرات من الطعام. لذلك ، في جسم الشخص الجائع ، يمكن تصنيع ما يصل إلى 200 جرام من الجلوكوز يوميًا. يستجيب استحداث الجلوكوز بشكل أسرع من عمليات التمثيل الغذائي الأخرى للتغيرات الغذائية: إدخال كميات كبيرة من البروتينات والدهون مع الطعام ينشط عمليات استحداث السكر ؛ فائض الكربوهيدرات ، على العكس من ذلك ، يمنع تكوين الجلوكوز.

يصاحب النشاط البدني المكثف استنفاد سريع لمخازن الجلوكوز في الجسم. في هذه الحالة ، تكون عملية استحداث السكر هي الطريقة الرئيسية لتجديد موارد الكربوهيدرات ، ومنع تطور نقص السكر في الدم. يرتبط استحداث السكر في الجسم ارتباطًا وثيقًا بعمليات تحييد الأمونيا والحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي.

16.2.2. الموقع الرئيسي لتخليق الجلوكوز من جديدهو الكبد. يحدث استحداث السكر أيضًا في القشرة الكلوية. من المقبول عمومًا أن مساهمة الكلى في تكوين الجلوكوز في ظل الظروف الفسيولوجية تبلغ حوالي 10 ٪ من الجلوكوز المركب في الجسم ؛ في الحالات المرضية ، يمكن أن تزيد هذه النسبة بشكل ملحوظ. تم العثور على نشاط ضئيل من إنزيمات استحداث السكر في الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة.

16.2.3. تسلسل تفاعلات استحداث السكر هو انعكاس للتفاعلات المقابلة لتحلل السكر. لا يمكن عكس ثلاثة تفاعلات فقط لتحلل السكر بسبب التحولات الكبيرة في الطاقة التي تحدث أثناء سيرها:

أ) فسفرة الجلوكوز ؛ ب) فسفرة الفركتوز - 6 - الفوسفات ؛ ج) تحويل الفوسفوينول بيروفات إلى بيروفات.

يتم توفير تجاوز حواجز الطاقة هذه عن طريق إنزيمات استحداث السكر الرئيسية.

يتطلب التحويل العكسي للبيروفات إلى فسفوينول بيروفات مشاركة إنزيمين. اول واحد هو بيروفات كربوكسيلاز - يحفز تفاعل تكوين أوكسالو أسيتات (الشكل 16.4 ، التفاعل 1). أنزيم البيروفات الكربوكسيلاز هو البيوتين (فيتامين H). رد الفعل قيد التشغيل في الميتوكوندريا. يتمثل دورها أيضًا في تجديد صندوق أوكسالو أسيتات لدورة كريبس.

جميع ردود الفعل اللاحقة لتكوين السكر تستمر في السيتوبلازم ... غشاء الميتوكوندريا غير منفذ للأوكسالوآسيتات ، ويتم نقله إلى السيتوبلازم في شكل نواتج أيضية أخرى: مالات أو أسبارتات. في السيتوبلازم ، يتم تحويل هذه المركبات مرة أخرى إلى oxaloacetate. بطولة فوسفوينول بيروفات كربوكسيكيناز من oxaloacetate phosphoenolpyruvate يتشكل (الشكل 16.4 ، التفاعل 2).

يتم تحويل Phosphoenolpyruvate إلى fructose-1،6-diphosphate نتيجة لانقلاب عدد من تفاعلات تحلل السكر. يتم تحفيز تحويل الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات إلى فركتوز-6-فوسفات بواسطة ثنائي فسفات الفركتوز (الشكل 16.4 ، رد الفعل 3).

يتحول الفركتوز 6 فوسفات إلى جلوكوز 6 فوسفات. التفاعل النهائي لتكوين السكر هو التحلل المائي للجلوكوز 6 فوسفات بمشاركة إنزيم الجلوكوز 6 فوسفاتيز (الشكل 16.4 ، رد الفعل 4).

الشكل 16.4.تجاوز تفاعلات استحداث السكر .

16.2.4. المصادر الرئيسية للجلوكوز في عملية استحداث السكر هي اللاكتات والأحماض الأمينية والجلسرين ومستقلبات دورة كريبس.

اللاكتات- المنتج النهائي لأكسدة الجلوكوز اللاهوائية. يمكن أن يشارك في استحداث السكر بعد الأكسدة إلى البيروفات في تفاعل نازعة هيدروجين اللاكتات (انظر قسم "تحلل السكر" ، الشكل 15.4 ، التفاعل 11). مع العمل البدني المطول ، فإن المصدر الرئيسي للاكتات هو عضلات الهيكل العظمي ، في الخلايا التي تسود فيها العمليات اللاهوائية. يحد تراكم حمض اللاكتيك في العضلات من أدائها. هذا يرجع إلى حقيقة أنه مع زيادة تركيز حمض اللاكتيك في الأنسجة ، ينخفض ​​مستوى الأس الهيدروجيني (الحماض اللبني). يؤدي التغيير في الرقم الهيدروجيني إلى تثبيط إنزيمات أهم مسارات التمثيل الغذائي. في التخلص من حمض اللاكتيك الناتج ، ينتمي مكان مهم دورة كوري جلوكوز لاكتات (الشكل 16.5).

الشكل 16.5.دورة Corey ودورة الجلوكوز ألانين (انظر النص للحصول على التفسيرات).

أحماض أمينية جلوكوجينية، والتي تحتوي على معظم الأحماض الأمينية البروتينية. المكانة الرائدة في تكوين السكر بين الأحماض الأمينية ينتمي إليها ألانين ، والتي يمكن تحويلها إلى بيروفات عن طريق التحويل. أثناء الصيام ، والعمل البدني وظروف أخرى في الجسم ، فإنه يعمل دورة الجلوكوز ألانين على غرار دورة كوري للاكتات (الشكل 16.2). إن وجود دورة ألانين-جلوكوز يمنع تسمم الجسم ، حيث لا توجد إنزيمات في العضلات التي تستخدم الأمونيا. نتيجة للتدريب ، تزداد قوة هذه الدورة بشكل كبير.

يمكن تحويل الأحماض الأمينية الأخرى ، مثل الألانين ، إلى بيروفات ، وكذلك إلى المنتجات الوسيطة لدورة كريبس (ألفا كيتوجلوتارات ، فومارات ، سكسينيل كوا). كل هذه المستقلبات قادرة على التحول إلى أوكسالو أسيتات والمشاركة في تكوين السكر.

الجلسرين- أحد منتجات التحلل الدهني في الأنسجة الدهنية. يتم تعزيز هذه العملية بشكل كبير عن طريق الصيام. في الكبد ، يتم تحويل الجلسرين إلى فوسفات ديوكسي أسيتون ، وهو منتج وسيط لتحلل السكر ، ويمكن استخدامه في استحداث السكر.

حامض دهني و أسيتيل CoA ليست سلائف الجلوكوز. توفر أكسدة هذه المركبات الطاقة لتخليق الجلوكوز.

16.2.5. توازن الطاقة.يحتوي مسار تخليق الجلوكوز من البيروفات (الشكل 16.6) على ثلاثة تفاعلات ، مصحوبة باستهلاك الطاقة ATP أو GTP:

أ) تكوين أوكسالو أسيتات من البيروفات (يتم استهلاك جزيء ATP) ؛ ب) تكوين الفوسفوينول بيروفات من أوكسالو أسيتات (يتم استهلاك جزيء GTP) ؛ ج) عكس أول فسفرة ركيزة - تكوين 1.3-ثنائي فوسفوجليسيرات من 3-فوسفوجليسيرات (يتم استهلاك جزيء ATP).

يتم تكرار كل من هذه التفاعلات مرتين ، حيث يتم استخدام جزيئين من البيروفات (C3) لتكوين جزيء جلوكوز واحد (C6). لذلك ، فإن توازن الطاقة لتخليق الجلوكوز من البيروفات هو - 6 جزيئات من ثلاثي فوسفات النوكليوزيد (4 جزيئات ATP و 2 جزيئات GTP). عند استخدام السلائف الأخرى ، يختلف توازن الطاقة في التخليق الحيوي للجلوكوز.

الشكل 16.6.توازن الطاقة في التخليق الحيوي للجلوكوز من اللاكتات.

16.2.6. تنظيم استحداث السكر.يتم تحديد معدل تكوين الجلوكوز من خلال توفر ركائز سلائف الجلوكوز. تؤدي زيادة تركيز أي من سلائف الجلوكوز في الدم إلى تحفيز تكوين السكر.

بعض المستقلبات هي مؤثرات خيفية لأنزيمات استحداث السكر. على سبيل المثال ، يقوم أسيتيل CoA بتركيزات مرتفعة بتنشيط البيروفات الكربوكسيلاز ، والذي يحفز التفاعل الأول لتكوين السكر. على العكس من ذلك ، فإن الأدينوزين أحادي الفوسفات له تأثير مثبط على الفركتوز ثنائي فوسفاتاز ، كما أن زيادة الجلوكوز تمنع الجلوكوز 6 فوسفاتيز.

يزيد هرمون البنكرياس الجلوكاجون وهرمونات الأدرينالين والكورتيزول الكظرية من معدل التخليق الحيوي للجلوكوز في الجسم ، مما يزيد من نشاط إنزيمات استحداث السكر الرئيسية أو زيادة تركيز هذه الإنزيمات في الخلايا. يساعد هرمون الأنسولين البنكرياس على تقليل معدل تكوين السكر في الجسم.

في البيروفات أو أحد المنتجات الوسيطة لدورة حمض الكربوكسيل.

في الفقاريات ، يحدث استحداث السكر بشكل مكثف في خلايا الكبد والكلى (في القشرة).

تحدث المرحلة الأولى من التركيب في الميتوكوندريا (الشكل 10.6). بيروفات كربوكسيلاز ، الذي يحفز هذا التفاعل ، هو إنزيم ميتوكوندريا خيفي. مطلوب Acetyl-CoA كمنشط خيفي لهذا الإنزيم. غشاء الميتوكوندريا غير منفذ للأكسالوآسيتات المتكونة. الأخير هنا ، في الميتوكوندريا ، يتحول إلى مالات:

يحدث المزيد من تحويل oxaloacetate إلى phosphoenolpyruvate في العصارة الخلوية للخلية.

تحويل الفركتوز 1.6-بيسفوسفات إلى فركتوز -6-فوسفات... يتم تحويل فوسفو إنولبيروفات ، المتكون من البيروفات ، إلى فركتوز -1،6-بيسفوسفات نتيجة لسلسلة من تفاعلات تحلل السكر العكسية. ويتبع ذلك تفاعل فوسفوفركتوكيناز ، وهو أمر لا رجوع فيه. يتخطى استحداث السكر هذا التفاعل المثير للحيوية. يتم تحفيز تحويل الفركتوز -1،6 مكرر الفوسفات إلى فركتوز 6-فوسفات بواسطة فوسفاتيز معين:

أرز. 10.6.تشكيل بيروفات الفوسفوينول من البيروفات. 1 - كربوكسيلاز بيروفات ؛ 2 - نازعة هيدروجين المالات (ميتوكوندريا) ؛ 3-مالات ديهيدروجينيز (السيتوبلازم) ؛ 4 - فوسفوينول بيروفات كربوكسي كيناز.

نقطة أخرى مهمة في تنظيم استحداث السكر هي التفاعل المحفز بواسطة الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتيز ، وهو إنزيم يثبطه AMP. AMP له تأثير معاكس على فسفوفركتوكيناز ، أي بالنسبة لهذا الإنزيم فهو منشط خيفي. مع تركيز منخفض من AMP ومستوى عالٍ من ATP ، يتم تحفيز استحداث السكر. على العكس من ذلك ، عندما تكون قيمة نسبة ATP / AMP صغيرة ، يتم ملاحظة انهيار الجلوكوز في الخلية.

في عام 1980 ، اكتشفت مجموعة من الباحثين البلجيكيين (G. Hers وآخرون) الفركتوز -2.6-بيسفوسفات في أنسجة الكبد ، وهو منظم قوي لنشاط الإنزيمين المذكورين:

ينشط الفركتوز 2،6-بيسفوسفاتي فسفوفركتوكيناز ويمنع الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتيز. تؤدي زيادة مستوى الفركتوز 2،6 مكرر الفوسفات في الخلية إلى زيادة تحلل السكر وتقليل معدل تكوين السكر. مع انخفاض في تركيز الفركتوز 2،6-ثنائي الفوسفات ، لوحظت الصورة المعاكسة.

وقد ثبت أيضًا أن الإنزيم ثنائي الوظيفة ، بدوره ، ينظمه الفسفرة المعتمدة على cAMP. تؤدي الفسفرة إلى زيادة نشاط الفوسفاتيز وانخفاض نشاط إنزيم الفوسفوكيناز في إنزيم ثنائي الوظيفة. تشرح هذه الآلية التأثير السريع للهرمونات ، وخاصة الجلوكاجون ، على مستوى الفركتوز -2،6-بيسفوسفات في الخلية (انظر الفصل 16).

ينظم البعض أيضًا نشاط الإنزيم ثنائي الوظيفة