Gluconeogenese

Reaktionen der Gluconeogenese

Zu den Ausgangsstoffen der Gluconeogenese gehören Laktat, Glycerin, Alanin Alanin Synthese nicht-essenzieller Aminosäuren und Glutamin Glutamin Synthese nicht-essenzieller Aminosäuren.

Die Glukoneogenese findet hauptsächlich in den Hepatozyten Hepatozyten Leber statt. Am Prozess beteiligt sind mehrere Kompartimente der Zelle. Er beginnt in den Mitochondrien und endet mit dem Transport von Glucose aus dem endoplasmatischen Retikulum in das Zytoplasma der Zellen über den Glucosetransporter.

Die Gluconeogenese ist das Gegenteil der Glycolyse. Für den vollständigen Prozess der Gluconeogenese sind 11 Schritte erforderlich.

Es gibt drei irreversible Reaktionen bei der Gluconeogenese. Diese Schritte werden katalysiert durch die Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme:

• Glucose-6-Phosphatase
• Fructose-1,6-bisphosphatase
• Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase

11 Schritte:

• Schritte 1 und 2: Pyruvat Pyruvat Glykolyse zu Phosphoenolpyruvat
  • Pyruvat Pyruvat Glykolyse wird über die Pyruvat-Carboxylase zu Oxalacetat Oxalacetat Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels carboxyliert; dieser Schritt erfolgt in den Mitochondrien.
  • Verbrauch von einem Molekül ATP
  • Die Pyruvat-Carboxylase wird durch hohe Mengen an Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels stimuliert und durch ADP und Glucose gehemmt.
  • Oxalacetat Oxalacetat Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels wird über die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (PEPCK) decarboxyliert und zu Phosphoenolpyruvat phosphoryliert.
  • PEPCK benötigt ein Molekül Guanosintriphosphat (GTP).
• Schritte 3–8: Phosphoenolpyruvat zu Fructose-1,6-bisphosphat
  • Diese Schritte sind identisch mit den Reaktionen, die bei der Glykolyse Glykolyse Glykolyse ablaufen, jedoch umgekehrt.
• Schritt 9: Dephosphorylierung von Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphat
  • Hydrolyse von Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphat durch die Fructose-1,6-bisphosphatase
  • Verbraucht ein Molekül Wasser
  • Reaktion der Fructose-1,6-bisphosphatase ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Gluconeogenese.
• Schritt 10: Fructose-6-Phosphat zu Glucose-6-Phosphat über Phosphoglucoisomerase
• Schritt 11: Glucose-6-Phosphat zu Glucose
  • Verbrauch von einem Molekül Wasser
  • Durch die Glucose-6-Phosphatase wird Glucose gebildet.
  • Dabei entsteht ein anorganisches Phosphat Phosphat Elektrolyte.
  • Dieser Schritt findet im Lumen des endoplasmatischen Retikulums statt.

Ort der Gluconeogenese

Die Gluconeogenese tritt hauptsächlich in Organen auf, die einen hohen Energiebedarf haben.

• Leber Leber Leber, Niere, Muskulatur und Darmschleimhaut
• In den Mitochondrien der Zelle wird Pyruvat Pyruvat Glykolyse in Oxalacetat Oxalacetat Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels umgewandelt.
• Oxalacetat Oxalacetat Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels kann in den Mitochondrien oder im Zytoplasma in Phosphoenolpyruvat umgewandelt werden.
  • Erfolgt die Umwandlung in den Mitochondrien, transportieren Transportproteine Phosphoenolpyruvat ins Zytoplasma.
  • Erfolgt die Umwandlung im Zytoplasma, muss Oxalacetat Oxalacetat Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels für den Transport in das Zytoplasma zunächst in Malat umgewandelt werden.
• Das Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett beherbergt die Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme, die Phosphoenolpyruvat in Glucose-6-Phosphat umwandeln.

Stimulation und Hemmung

Für die Gluconeogenese gibt es mehrere Regulationsmechanismen.

• Drei Schlüsselenzyme:
  • Glucose-6-Phosphatase
  • Fructose-1,6-bisphosphatase
  • PEPCK
• Stimulierende Substrate:
  • Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels
  • ATP
  • Zitrat
  • Glucagon: fördert die Phosphorylierung von Enzymen über Proteinkinase A (PKA)
• Hemmung durch:
  • Insulin Insulin Insulin
  • Metformin
• Phosphofructokinase 2 synthetisiert Fructose-2,6-bisphosphat, das die Gluconeogenese hemmt und die Glykolyse Glykolyse Glykolyse fördert. Niedrige cAMP-Spiegel fördern wiederum die Phosphofructokinase-2-Aktivität.
• Im Allgemeinen erfüllen Stimulatoren und Inhibitoren der Gluconeogenese die gegenteilige Rolle bei der Regulation der Glykolyse Glykolyse Glykolyse.

Klinische Relevanz

• Galaktosämie Galaktosämie Galaktosämie: Stoffwechselstörung des Zuckers Galaktose. Klinische Manifestationen beginnen, wenn mit dem Stillen begonnen wird. Säuglinge entwickeln Lethargie, Gelbsucht, fortschreitende Leberfunktionsstörungen, Nierenerkrankungen, Katarakte, Gewichtsverlust und Anfälligkeit für bakterielle Infektionen (insbesondere E. coli). Eine geistige Behinderung kann sich entwickeln, wenn die Störung nicht behandelt wird. Die wichtigste Säule der Behandlung ist der Ausschluss von Galaktose aus der Nahrung.
• Hereditäre Fructoseintoleranz: Mangel an Fructose-1-Phosphat-Aldolase. Die Symptome beginnen nach der Einnahme von Fruktose (Fruchtzucker) oder Saccharose und treten daher später im Leben auf. Präsentiert mit fehlender Gewichtszunahme, Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter, Hypoglykämie Hypoglykämie Hypoglykämie, Leberfunktionsstörungen und Nierendefekten. Kinder mit dieser Störung können ganz normal leben, wenn sie Fructose und Saccharose in der Nahrung meiden.
• Fructose-1,6-Diphosphatase-Mangel: Verbunden mit einer gestörten Glukoneogenese. Symptome sind Hypoglykämie Hypoglykämie Hypoglykämie, Fastenunverträglichkeit und Hepatomegalie. Die Behandlung von hypoglykämischen Episoden mit glukosereichen i.v.-Flüssigkeiten und die Vermeidung von Fasten sind die Grundpfeiler der Therapie. In schweren Fällen kann eine Glukoseergänzung erforderlich sein, um eine Hypoglykämie Hypoglykämie Hypoglykämie zu vermeiden.
• Glykogenspeicherkrankheiten Glykogenspeicherkrankheiten Glykogenspeicherkrankheiten: Mangel an Enzymen, die für den Glykogenabbau verantwortlich sind. Je nachdem, welches Enzym betroffen ist, können diese Zustände die Leber Leber Leber, die Muskeln oder beides betreffen. Es gibt mehrere klinisch signifikante Glykogenspeicherkrankheiten Glykogenspeicherkrankheiten Glykogenspeicherkrankheiten mit unterschiedlichem Erscheinungsbild.
• Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD)-Mangel (G6PD): Eine genetische Störung, die fast ausschließlich bei Männern auftritt und hauptsächlich rote Blutkörperchen betrifft und Hämolyse und hämolytische Anämie Anämie Anämie: Überblick und Formen verursacht. Zu den Symptomen gehören Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot), Müdigkeit, Tachykardie, dunkler Urin, Blässe und Gelbsucht. Hämolytische Anämie Anämie Anämie: Überblick und Formen kann durch Infektionen, bestimmte Medikamente (Antibiotika, Malariamittel) und nach dem Verzehr von Ackerbohnen ausgelöst werden.