Piruvát lehetséges metabolikus sorsai--->Glükoneogenezis

Piruvát sorsai

A piruvát a glikolízis végterméke. Fontos intermedier anyagcsere termék, melynek sorsa más és más, jól táplált, illetve éhgyomri állapotban.

Jól táplált állapot

Aminotranszferáz(ALAT) alanint képez, amely fehérjeszintézisben kerül felhasználásra.

Piruvátból acetil-CoA lesz. Az acetil-CoA belép a citromsavciklusba vagy zsírsavszintézisben használódik fel.

- PDH reakció
  - Az acetil-CoA 2 irányba haladhat, a zsírsavak ß oxidációja felé illetve a citromsavciklusba is beléphet. A multienzim komplex 3 enzimet tartalmaz:E1:piruvát-dehidrogenáz;E2:dihidrolipoil-transzacetiláz;E3:dihidrolipoil-dehidrogenáz.
  - PDH közvetlen gátlása a NADH és az acetil-CoA által történik meg.Éhgyomri állapotban az enzim gátlása megakadályozza, hogy a piruvátból acetil-CoA keletkezzen, és biztosítja, hogy szubsztrátként jelen legyen a glükoneogenezis számára. Továbbá az acetil-CoA pozitívan hat a piruvát-karboxilázra, ami támogatja a glükoneogenezis szubsztrátjaként szolgáló oxálacetát keletkezését.

Éhgyomri állapot

A piruvát laktáttá redukálható-anaerob-körülmények között, például intenzív izommunka esetén. A reakciót a laktát-dehidrogenáz katalizálja. Az átalakuláshoz NADH szükséges, amelyet a glicerinaldehid-3-foszfát oxidációja során kapunk.

Kevés glükóz esetén a piruvát oxálacetáttá karboxilálódik és szénvázakat szolgáltat a glükoneogenezishez.

Glükoneogenezis folyamata

Lényege

Glükoneogenezis során a glükóz nem szénhidrát jellegű prekurzorokból képződik pl. laktát,piruvát,glicerin és glükoplasztikus aminosavak.

A glükoneogenezis legtöbb lépését ugyan azok az enzimek katalizálják, amelyek a glikolízisben is részt vesznek. A glükoneogenezis azonban nem tekinthető a glikolízis fordítottjának, ugyanis a glikolízisben a három irreverzibilis azaz megfordíthatatlan reakciót katalizáló enzimek helyett más enzimek játszanak szerepet. A glükoneogenezis éhgyomri állapotban fontos szerepet játszik a vér glükóz szintjének fenntartásában, és így az agy, a vörösvértestek, a működő izmok számára szükséges energia biztosításában.

Helye

Glükoneogenezis elsősorban a májban történik. A glükoneogenezis enzimjei a glükóz-6-foszfatáz kivételével az izmokban is jelen vannak. itt azonban nem keletkezik szabad glükóz, hanem a glükóz-6-foszfát a glikogénszintézisre használódik fel.

A glükoneogenezis részben a mitokondriumokban(piruvát-karboxiláz reakció) részben a citoszolban történik.

Fő lépései

Oxálacetát átjutása Malát és aszpartát transzportja

Piruvát-karboxiláz reakció

Piruvát--->Ocálacetát
- A piruvát-karboxiláz átalakítja a piruvátot oxálacetáttá(OAA), ami ATP-t használ fel Biotin kofaktor jelentétében.
- Az oxálacetát(OAA) nem tud kilépni a mitokondriumból, maláttá kell alakulnia, ami szabadon mozog a mitokondrium és a citoszol között. Az oxálacetát(OAA) maláttá redukálódik, ami a citoszolba kerül, majd visszaoxidálódik oxálacetáttá.

Foszfoenolpiruvát(PEP)-karboxikináz reakció

Oxálacetát--->Foszfoenolpiruvát
- A foszfoenolpiruvát-karboxikináz(PEPCK) GTP felhasználásával dekarboxilálja az oxálacetátot, így létrehozza a Foszfoenolpiruvátot(PEP), miközben széndioxid lép ki.

Enoláz reakció

Foszfoenol(PEP)-piruvát--->2-foszfoglicerát
- Víz belépésével zajlik a reakció.

Foszfoglicerát mutáz reakció

2-foszfoglicerát--->3-foszfoglicerát

Foszfoglicerát-kináz reakció

3-foszfoglicerát--->1,3-biszfoszfoglicerát
- ATP felhasználásával zajlik a reakció.

Glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz

1,3-biszfoszfoglicerát--->Glicerinaldehid-3-foszfát
- Inorganikus foszfát és NAD⁺ jelentétében történik az átalakulás.

Triózfoszfát-izomeráz reakció

Glicerinaldehid-3-foszfát--->Dihidroxiaceton-foszfát

Aldoláz reakció

Glicerinaldehid-3-foszfát + Dihidroxiaceton-foszfát--->Fruktóz-1,6-biszfoszfát

Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz reakció

Fruktóz-1,6-biszfoszfát--->Fruktóz-6-foszfát
- A fruktóz-1,6-biszfoszfatáz (sebesség korlátozó enzim) defoszorilálja a fruktóz-1,6-biszfoszfátot, és fruktóz-6-foszfátot termel, ami áthidalja az irreverzibilis foszfofruktokináz-1(PFK-1) glikolítikus reakciót.

Foszfohexóz-izomeráz reakció

Fruktóz-6-foszfát--->Glükóz-6-foszfát

Glükóz-6-foszfatáz reakció

Glükóz-6-foszfát--->Glükóz
- A defoszforiláció glükózt termel, így a 3. irreverzibilis hexokináz reakció is áthidalódik.

Szabályzás

Reciprok szabályzás biztosítja, hogy vagy a glükoneogenezis vagy a glikolízis dominál.

Az acetil-CoA a piruvát-karboxiláz alloszterikus effektora, ami inkább a glükoneogenezis felé téríti a piruvátot, mintsem a citromsavciklus felé.

Alacsony inzulin,magas glukagon arány csökkent piruvát-kináz aktivitáshoz vezet, és csökkent fruktóz-2,6-biszfoszfát szinthez. Ennek eredménye: lecsökkent glikolízis és megnövekedett glükoneogenezis.

Glükoneogenezis nettó egyenlete

2 Piruvát + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂O----->Glükóz + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD⁺

Glikolízis és glükoneogenezis összehasonlítása

A glikolízis 10 reakciója közül 7 reverzibilis(kétirányú). A glükoneogenezis során ezek a reakciók azonosak, ellenkező irányba lejátszódva. A táblázat összefoglalja az ellentétes reakciókat katalizáló enzimeket, továbbá a (+) jel a serkentő (-) jel a gátló termékeket mutatja.

Glikolízis	Glükoneogenezis
Hexokináz(glükokináz) (-)Glükóz-6-foszfát	Glükóz-6-foszfatáz
Foszfofruktokináz-1 (PFK-1) (+)AMP, fruktóz-2,6-biszfoszfát (-)ATP, citrát	Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz (-)AMP, fruktóz-2,6-biszfoszfát (+)citrát
Piruvát-kináz (+)Fruktóz-1,6-biszfoszfát (-)ATP,glukagon,alanin	Piruvát-karboxiláz(mitokondriumban) (+)Acetil-CoA
	PEP-karboxikináz(citoszólban)

Források

Johj W. Pelley-Edward F. Goljan-BIOKÉMIA,Gyors segítség a sikeres vizsgához

Sarkadi Lívia-Biokémia mérnök szemmel

Ádám Veronika-Orvosi biokémia

PTE-ÁOK-Biokémia előadás