مراحل تكوين السكر (ردود الفعل) والتنظيم

ال استحداث السكر إنها عملية أيضية تحدث في جميع الكائنات الحية تقريبًا ، بما في ذلك النباتات والحيوانات وأنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة. يتكون من تخليق أو تكوين الجلوكوز من المركبات المحتوية على الكربون والتي لا تحتوي على الكربوهيدرات ، مثل الأحماض الأمينية ، الجليكوجين ، الجلسرين واللاكتات.

انها واحدة من طرق استقلاب الكربوهيدرات التي من نوع الابتنائية. يجمع أو يشكل جزيئات الجلوكوز الموجودة بشكل رئيسي في الكبد ، وبدرجة أقل في قشرة الكلى من البشر والحيوانات.

تحدث هذه العملية المنشطة في الاتجاه المعاكس لمسار تقويضي من الجلوكوز وجود إنزيمات معينة مختلفة في نقطة لا رجعة فيها تحلل.

تكوين السكر في الدم مهم لزيادة مستويات الجلوكوز في الدم والأنسجة في حالات نقص السكر في الدم. ويساعد أيضًا في انخفاض تركيز الكربوهيدرات في الصيام الطويل أو في حالات أخرى..

مؤشر

• 1 الخصائص
  • 1.1 إنها عملية الابتنائية
  • 1.2 توفير إمدادات الجلوكوز
• 2 مراحل (ردود الفعل) من استحداث السكر
  • 2.1 الطريق الاصطناعية
  • 2.2 عمل إنزيم فسفوينول بيروفيت كربوكسي كيناز
  • 2.3 عمل إنزيم الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتيز
  • 2.4 عمل إنزيم الجلوكوز 6 فوسفاتيز
• 3 السلائف السكرية
  • 3.1 لاكتات
  • 3.2 بيروفات
  • 3.3 الجلسرين وغيرها
• 4 تنظيم تكوين السكر
• 5 المراجع

ملامح

إنها عملية الابتنائية

تخليق السكر هو أحد عمليات الابتنائية لعملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات. من خلال آليتها ، يتم تصنيع الجلوكوز من السلائف أو الركائز التي تشكلها جزيئات صغيرة.

يمكن أن يتولد الجلوكوز من جزيئات حيوية بسيطة ذات طبيعة بروتينية ، مثل الأحماض الأمينية glucogenic و glycerol ، والثاني يأتي من تحلل الدهون في الدهون الثلاثية في الأنسجة الدهنية.

يعمل اللاكتات أيضًا كركيزة ، وبدرجة أقل ، الأحماض الدهنية ذات السلسلة الفردية.

توفير إمدادات الجلوكوز

تكون نسبة السكر في الدم ذات أهمية كبيرة للكائنات الحية وخاصة بالنسبة للجسم البشري. هذا لأنه يعمل في حالات خاصة على زيادة الطلب على الجلوكوز الذي يحتاجه الدماغ (120 جرامًا يوميًا ، تقريبًا).

ما أجزاء الجسم التي تطلب الجلوكوز؟ الجهاز العصبي ، النخاع الكلوي ، من بين أنسجة وخلايا أخرى ، مثل خلايا الدم الحمراء ، التي تستخدم الجلوكوز كمصدر وحيد أو رئيسي للطاقة والكربون.

مخازن الجلوكوز مثل الجليكوجين المخزنة في الكبد والعضلات بالكاد تكفي ليوم واحد. هذا دون النظر في الوجبات الغذائية أو التمارين المكثفة. لهذا السبب ، من خلال تكوين السكر ، يتم تزويد الجسم بالجلوكوز الذي يتكون من سلائف أو ركائز أخرى غير كربوهيدراتية.

وبالمثل ، يتدخل هذا الطريق في توازن الجلوكوز. الجلوكوز الذي يتكون من هذا المسار ، إلى جانب كونه مصدرا للطاقة ، هو الركيزة من ردود الفعل الابتنائية الأخرى.

مثال على ذلك هو حالة التخليق الحيوي للجزيئات الحيوية. من بينها الجلوكوكوجنيجات والجليكوليبيدات والبروتينات السكرية والأمينازوكاريس وغيرها من السكريات غير المتجانسة.

مراحل (ردود الفعل) من استحداث السكر

الطريق الاصطناعية

تتم عملية تخليق السكر في السيتوسول أو السيتوبلازم للخلايا ، وخاصة الكبد وإلى حد أقل في السيتوبلازم في خلايا القشرة الكلوية..

يشكل مسارها الصناعي جزءًا كبيرًا من تفاعلات انحلال السكر (مسار تقويضي للجلوكوز) ، ولكن في الاتجاه المعاكس.

ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ أن التفاعلات الثلاثة لانحلال السكر التي لا رجعة فيها عن طريق الديناميكا الحرارية ، ستكون في تكوين السكر في الدم التي تحفزها إنزيمات محددة مختلفة عن تلك المشاركة في تحلل السكر ، مما يجعل من الممكن حدوث ردود فعل في الاتجاه المعاكس.

هي على وجه التحديد تلك التفاعلات المنحللة بالحفز عن طريق إنزيمات هيكسوكيناز أو الجلوكوكيناز ، فسفوفركوكتوكيناز وبيروفات كيناز.

بمراجعة الخطوات الأساسية لتكوين السكر في الدم والتي تحفزها إنزيمات معينة ، فإن تحويل البيروفيت إلى فسفوينول بيروفيت يتطلب سلسلة من التفاعلات.

الأول يحدث في مصفوفة الميتوكوندريا مع تحويل البيروفات إلى أوكسالاسيتات ، تحفزه كربوكسيلاز البيروفات.

بدوره ، للمشاركة في oxaloacetate ، يجب أن يتم تحويله إلى مالات بواسطة dehydrogenase الميتوكوندريا. يتم نقل هذا الإنزيم بواسطة الميتوكوندريا إلى السيتوسول ، حيث يتحول مرة أخرى إلى أوكسالاسيتات بواسطة هيدروجيناز مالات الموجود في السيتوبلازم الخلوي.

عمل إنزيم فسفوينول بيروفيت كربوكسي كيناز

بفعل carboxykinase الفسفوإينول انزيم (PEPCK) يتم تحويلها إلى أوكسالوآسيتات الفسفوإينول. وفيما يلي ملخص ردود الفعل منها:

بيروفات + شركة₂ + H₂يا + اعبي التنس المحترفين => Oxaloacetate + ADP + P_أنا + 2H⁺

Oxaloacetate + GTP <=> فوسفينولبيروفاتو + CO₂ + الناتج المحلي الإجمالي

كل هذه الأحداث تجعل من الممكن تحويل البيروفات إلى الفسفوإينول دون تدخل من كيناز البيروفات، الذي تم تحديده لمسار حال السكر.

ومع ذلك ، يتحول فسفوينول بيروفيت إلى الفركتوز - 1،6 - فوسفات بواسطة عمل إنزيمات التحلل التي تحفز هذه التفاعلات بطريقة يمكن عكسها.

عمل إنزيم الفركتوز 1،6 - بيسفوسفاتيز

إن التفاعل التالي الذي يحل محل عمل فسفوفركتوكيناز في مسار تحلل السكر هو التفاعل الذي يحول الفركتوز - 1،6 - فوسفات الفوسفات إلى فركتوز - 6 - فوسفات. يحفز إنزيم الفركتوز -1،6-بيسفوسفاتيز هذا التفاعل في المسار الغلوبي المنشأ ، والذي يكون مائيًا ويلخص أدناه:

الفركتوز -1،6 - الفوسفات + H₂O => الفركتوز 6 فوسفات + P_أنا

هذا هو واحد من النقاط التنظيمية لتكوين السكر ، لأن هذا الانزيم يتطلب المغنيسيوم²⁺ لنشاطك. يخضع الفركتوز - 6 - الفوسفات لرد فعل الأيزومرات الذي يحفزه إنزيم فسفوغلوكوزوميراز الإنزيم الذي يحوله إلى جلوكوز - 6 - فوسفات.

عمل انزيم الجلوكوز 6 فوسفاتيز

أخيرًا ، ثالثًا من هذه التفاعلات هو تحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى جلوكوز.

يستمر هذا من خلال عمل الجلوكوز - 6 - الفوسفاتيز الذي يحفز تفاعل التحلل المائي والذي يحل محل العمل الذي لا رجعة فيه لسداسي الهكسوكيناز أو الجلوكوكيناز في مسار التحلل.

الجلوكوز 6 فوسفات + H₂O => الجلوكوز + P_أنا

يتم توصيل هذا الإنزيم الجلوكوز - 6 - الفوسفاتيز بالشبكة الإندوبلازمية لخلايا الكبد. كما أنه يحتاج إلى عامل مساعد ملغ²⁺ لممارسة وظيفتها الحفزية.

يضمن موقعه وظيفة الكبد باعتباره مركب للجلوكوز لتلبية احتياجات الأعضاء الأخرى.

السلائف التي تسبب السكر في الدم

عندما لا يوجد كمية كافية من الأكسجين في الجسم ، حيث يمكن أن يحدث ذلك في العضلات والكريات الحمراء في حالة التمرين لفترة طويلة ، يحدث تخمير الجلوكوز ؛ وهذا يعني أن الجلوكوز لا يتأكسد بالكامل في ظل الظروف اللاهوائية وبالتالي يتم إنتاج اللاكتات.

يمكن أن ينتقل هذا المنتج نفسه إلى الدم ومنه إلى الكبد. هناك ، سيكون بمثابة ركيزة منشط للسكر ، لأنه عند دخول دورة كوري سيتحول اللاكتات إلى بيروفات. هذا التحول هو نتيجة لعمل انزيم هيدروجين اللاكتات.

اللاكتات

اللاكتات هي ركيزة مهمة في تكوين السكر في الجسم البشري وبمجرد نفاد احتياطيات الجليكوجين ، فإن تحويل اللاكتات إلى جلوكوز يساعد في تجديد تخزين الجليكوجين في العضلات والكبد..

البيروفات

من ناحية أخرى ، من خلال ردود الفعل التي تشكل دورة الجلوكوز ألانين ، يحدث انتقال البيروفات.

هذا هو في أنسجة خارج الكبد، تنفذ تحول البيروفات إلى ألانين، وهو ركائز gluconeogenic هامة أخرى.

تحت الظروف القاسية من الصيام لفترات طويلة أو اضطرابات التمثيل الغذائي الأخرى، هدم البروتينات باعتباره الخيار الأخير سيكون مصدر الأحماض الأمينية مكون للغلوكوز. وتشكل هذه كريبس سيطة دورة وتوليد أوكسالوآسيتات.

الجلسرين وغيرها

الجلسرين هو الركيزة الوحيدة التي تسبب السكر في الدم والتي تنشأ عن استقلاب الشحوم.

يتم إطلاقه أثناء التحلل المائي لثلاثيات الجليسريد ، والتي يتم تخزينها في الأنسجة الدهنية. يتم تحويلها عن طريق التفاعلات المتتالية من الفسفرة وإزالة الهيدروجين إلى فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون ، والتي تتبع مسار الجلوكينوجين لتشكيل الجلوكوز.

من ناحية أخرى ، فإن القليل من الأحماض الدهنية ذات السلسلة الفردية غلورية المنشأ.

تنظيم استحداث السكر

يتم تنفيذ واحدة من أول الضوابط لتكوين السكر في الدم عن طريق تناول الأطعمة ذات المحتوى المنخفض من الكربوهيدرات ، والتي تؤدي إلى مستويات طبيعية من الجلوكوز في الدم.

على العكس من ذلك ، إذا كانت كمية الكربوهيدرات منخفضة ، فإن مسار تكوين السكر يكون مهمًا لتلبية متطلبات الجلوكوز في الكائن الحي..

هناك عوامل أخرى متورطة في التنظيم المتبادل بين تحلل السكر وتولد السكر: مستويات ATP. عندما تكون عالية ، يتم تثبيط تحلل السكر ، بينما يتم تنشيط تكوين السكر.

يحدث العكس مع مستويات AMP: إذا كانت مرتفعة ، يتم تنشيط تحلل السكر ، ولكن يتم تثبيط تكوين السكر.

في التفاعلات المحفزة بواسطة إنزيمات معينة في تكوين السكر ، هناك نقاط تحكم معينة. ماذا؟ تركيز ركائز الأنزيمات والعوامل المساعدة مثل المغنيسيوم²⁺, ووجود المنشطات مثل فسفوفركتوكيناز.

فسفوفروكتوكيناز من قبل AMP وتأثير البنكرياس هرمونات الانسولين، والجلوكاجون وبعض السكرية النشطة.

مراجع

1. ماثيوز ، هولد وأهيرن. (2002). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثالثة). مدريد: بيرسون
2. ويكي الكتب. (2018). مبادئ الكيمياء الحيوية / تكوين السكر و السكر. مأخوذة من: en.wikibooks.org
3. شاشيكانت راي. (ديسمبر 2017). تنظيم تكوين السكر في الدم ، والقياسات ، والاضطرابات. مأخوذة من: researchgate.net
4. استحداث السكر. [PDF]. مأخوذة من: imed.stanford.edu
5. محاضرة 3-انحلال السكر وتولد السكر. [PDF]. مأخوذة من: chem.uwec.edu
6. استحداث السكر. [PDF]. مأخوذة من: chemistry.creighton.edu