GLUKONEOGENESIS: TAHAPAN (REAKSI) DAN REGULASI - KIMIA - 2025

The glukoneogenesis adalah proses metabolisme yang terjadi pada hal-hal hampir semua hidup, termasuk tanaman, hewan dan berbagai jenis mikroorganisme. Ini terdiri dari sintesis atau pembentukan glukosa dari senyawa yang mengandung karbon yang bukan karbohidrat, seperti asam amino, glukogen, gliserol dan laktat.

Ini adalah salah satu jalur metabolisme karbohidrat yang bersifat anabolik. Ini mensintesis atau membentuk molekul glukosa yang ada terutama di hati dan, pada tingkat yang lebih rendah, di korteks ginjal manusia dan hewan.

Jalur metabolisme glukogenesis. Nama dengan warna biru menunjukkan substrat jalur, panah berwarna merah menunjukkan reaksi unik jalur ini, panah putus menunjukkan reaksi glikolisis, yang berlawanan dengan jalur ini, panah tebal menunjukkan arah jalur. Oleh BiobulletM, dari Wikimedia Commons

Proses anabolik ini terjadi mengikuti arah sebaliknya dari jalur katabolik glukosa, yang memiliki enzim spesifik berbeda pada titik glikolisis yang tidak dapat diubah.

Glukoneogenesis penting untuk meningkatkan kadar glukosa dalam darah dan jaringan pada hipoglikemia. Ini juga mengurangi penurunan konsentrasi karbohidrat dalam puasa berkepanjangan atau dalam situasi buruk lainnya.

karakteristik

Ini adalah proses anabolik

Glukoneogenesis adalah salah satu proses anabolik dari metabolisme karbohidrat. Melalui mekanismenya, glukosa disintesis dari prekursor atau substrat yang terdiri dari molekul kecil.

Glukosa dapat dihasilkan dari biomolekul sederhana yang bersifat protein, seperti asam amino glukogenik dan gliserol, yang terakhir berasal dari lipolisis trigliserida dalam jaringan adiposa.

Laktat juga berfungsi sebagai substrat dan, pada tingkat yang lebih rendah, asam lemak rantai ganjil.

Berikan persediaan glukosa

Glukoneogenesis sangat penting bagi makhluk hidup dan terutama bagi tubuh manusia. Ini karena dalam kasus-kasus khusus otak berfungsi untuk memasok kebutuhan besar glukosa yang dibutuhkan otak (kira-kira 120 gram per hari).

Bagian mana dari tubuh yang membutuhkan glukosa? Sistem saraf, sumsum ginjal, antara lain jaringan dan sel, seperti sel darah merah, yang menggunakan glukosa sebagai satu-satunya atau sumber utama energi dan karbon.

Penyimpanan glukosa seperti glikogen yang disimpan di hati dan otot hampir tidak cukup untuk satu hari. Ini tanpa mempertimbangkan diet atau latihan intens. Untuk alasan ini, melalui glukoneogenesis, tubuh disuplai dengan glukosa yang terbentuk dari prekursor atau substrat non-karbohidrat lainnya.

Juga, rute ini terlibat dalam homeostasis glukosa. Glukosa yang terbentuk dengan cara ini, selain menjadi sumber energi, merupakan substrat untuk reaksi anabolik lainnya.

Contohnya adalah kasus biosintesis biomolekul. Ini termasuk glikokonjugat, glikolipid, glikoprotein, dan gula amino dan heteropolisakarida lainnya.

Tahapan (reaksi) glukoneogenesis

Oleh AngelHerraez, dari Wikimedia Commons

Rute sintetis

Glukoneogenesis terjadi di sitosol atau sitoplasma sel, terutama di hati dan sebagian kecil di dalam sitoplasma sel korteks ginjal.

Jalur sintetiknya merupakan bagian besar dari reaksi glikolisis (jalur katabolik glukosa), tetapi dalam arah yang berlawanan.

Namun, penting untuk dicatat bahwa 3 reaksi glikolisis yang secara termodinamika tidak dapat diubah, akan dikatalisis oleh enzim spesifik dalam glukoneogenesis berbeda dari yang terlibat dalam glikolisis, yang memungkinkan reaksi terjadi dalam arah yang berlawanan.

Mereka secara khusus adalah reaksi glikolitik yang dikatalisis oleh enzim heksokinase atau glukokinase, fosfofruktokinase dan piruvat kinase.

Meninjau langkah penting glukoneogenesis yang dikatalisis oleh enzim tertentu, konversi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat membutuhkan serangkaian reaksi.

Yang pertama terjadi pada matriks mitokondria dengan konversi piruvat menjadi oksaloasetat, yang dikatalisis oleh piruvat karboksilase.

Pada gilirannya, oksaloasetat untuk berpartisipasi, ia harus diubah menjadi malat oleh mitokondria malat dehidrogenase. Enzim ini diangkut melalui mitokondria ke sitosol, di mana ia diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh malat dehidrogenase yang ditemukan di dalam sitoplasma sel.

Aksi enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase

Melalui aksi enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), oksaloasetat diubah menjadi fosfoenolpiruvat. Reaksi masing-masing dirangkum di bawah ini:

Semua peristiwa ini memungkinkan transformasi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat tanpa intervensi piruvat kinase, yang spesifik untuk jalur glikolitik.

Namun, fosfoenolpiruvat diubah menjadi fruktosa-1,6-bifosfat oleh aksi enzim glikolitik yang mengkatalisis reaksi ini secara reversibel.

Aksi enzim fruktosa-1,6-bifosfatase

Reaksi berikutnya yang memasok aksi fosfofruktokinase di jalur glikolitik adalah reaksi yang mengubah fruktosa-1,6-bifosfat menjadi fruktosa-6-fosfat. Enzim fruktosa-1,6-bifosfatase mengkatalisis reaksi ini dalam jalur glukoneogenik, yang bersifat hidrolitik dan diringkas di bawah ini:

Ini merupakan salah satu titik regulasi glukoneogenesis, karena enzim ini membutuhkan Mg ²⁺ untuk aktivitasnya. Fruktosa-6-fosfat mengalami reaksi isomerisasi yang dikatalisis oleh enzim fosfoglikomerase yang mengubahnya menjadi glukosa-6-fosfat.

Aksi enzim glukosa-6-fosfatase

Akhirnya, reaksi ketiga ini adalah pengubahan glukosa-6-fosfat menjadi glukosa.

Ini terjadi melalui aksi glukosa-6-fosfatase yang mengkatalisis reaksi hidrolisis dan yang menggantikan aksi heksokinase atau glukokinase yang ireversibel di jalur glikolitik.

Enzim glukosa-6-fosfatase ini terikat pada retikulum endoplasma sel hati. Ia juga membutuhkan kofaktor Mg ²⁺ untuk menggunakan fungsi katalitiknya.

Lokasinya menjamin fungsi hati sebagai penyintesis glukosa untuk memenuhi kebutuhan organ lain.

Prekursor glukoneogenik

Ketika tidak ada cukup oksigen dalam tubuh, seperti yang terjadi pada otot dan eritrosit dalam kasus olahraga yang berkepanjangan, fermentasi glukosa terjadi; Artinya, glukosa tidak sepenuhnya teroksidasi dalam kondisi anaerobik dan oleh karena itu laktat diproduksi.

Produk yang sama ini dapat masuk ke dalam darah dan dari sana mencapai hati. Di sana itu akan bertindak sebagai substrat glukoneogenik, karena setelah memasuki siklus Cori laktat akan diubah menjadi piruvat. Transformasi ini disebabkan oleh aksi enzim laktat dehidrogenase.

Laktat

Laktat adalah substrat glukoneogenik penting dalam tubuh manusia, dan begitu simpanan glikogen habis, konversi laktat menjadi glukosa membantu mengisi simpanan glikogen di otot dan hati.

Piruvat

Di sisi lain, melalui reaksi yang membentuk siklus glukosa-alanin, transaminasi piruvat terjadi.

Ini ditemukan di jaringan ekstra-hati, mengubah piruvat menjadi alanin, yang merupakan substrat glukoneogenik penting lainnya.

Pada kondisi ekstrim puasa berkepanjangan atau gangguan metabolisme lainnya, katabolisme protein akan menjadi sumber asam amino glukogenik sebagai upaya terakhir. Ini akan membentuk perantara dari siklus Krebs dan menghasilkan oksaloasetat.

Gliserol dan lainnya

Gliserol adalah satu-satunya substrat glukoneogenik signifikan yang berasal dari metabolisme lipid.

Ini dilepaskan selama hidrolisis triasilgliserida, yang disimpan dalam jaringan adiposa. Ini diubah oleh fosforilasi berturut-turut dan reaksi dehidrogenasi menjadi dihidroksiaseton fosfat, yang mengikuti jalur glukoneogenik untuk membentuk glukosa.

Di sisi lain, beberapa asam lemak rantai ganjil bersifat glukoneogenik.

Peraturan glukoneogenesis

Salah satu kontrol pertama glukoneogenesis dilakukan dengan asupan makanan dengan kandungan karbohidrat rendah, yang meningkatkan kadar normal glukosa dalam darah.

Sebaliknya, jika asupan karbohidrat rendah, jalur glukoneogenesis penting untuk memenuhi kebutuhan glukosa tubuh.

Ada faktor lain yang terlibat dalam regulasi timbal balik antara glikolisis dan glukoneogenesis: kadar ATP. Ketika tinggi, glikolisis dihambat, sedangkan glukoneogenesis diaktifkan.

Hal sebaliknya terjadi pada level AMP: jika tinggi, glikolisis diaktifkan, tetapi glukoneogenesis dihambat.

Ada titik pemeriksaan tertentu dalam reaksi katalis enzim spesifik dalam glukoneogenesis. Yang? Konsentrasi substrat enzimatik dan kofaktor seperti Mg ²⁺ , dan adanya aktivator seperti fosfofruktokinase.

Fosfofruktokinase diaktivasi oleh AMP dan pengaruh hormon insulin pankreas, glukagon, dan bahkan beberapa glukokortikoid.

Referensi

1. Mathews, Holde dan Ahern. (2002). Biochemistry (edisi ke-3rd). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Prinsip Biokimia / Glukoneogenesis dan Glikogenesis. Diambil dari: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Desember 2017). Regulasi, Pengukuran, dan Gangguan Glukoneogenesis. Diambil dari: researchgate.net
4. Glukoneogenesis. . Diambil dari: imed.stanford.edu
5. Kuliah 3-Glikolisis dan Glukoneogenesis. . Diambil dari: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenesis. . Diambil dari: chemistry.creighton.edu