Glukoneogenesis: Pengertian, fungsi, tahapan, tempat terjadi

Glukoneogenesis adalah siklus balik dari jalur glikolitik, yang menghasilkan glukosa oleh prekursor seperti piruvat, laktat, gliserol dll. Dan juga disebut sebagai Neoglukogenesis.

Glukoneogenesis adalah jalur umum atau universal yang terjadi pada manusia, hewan, tumbuhan, jamur, dan organisme hidup lainnya.

Glukoneogenesis adalah proses yang berlawanan dengan glikolisis hanya dalam tiga langkah yang tidak dapat dibalikkan, sementara tujuh langkah lainnya sama. Diperlukan empat reaksi untuk melewati tiga reaksi ireversibel dari siklus glikolitik.

Untuk memahami arti glukoneogenesis, pisahkan istilah itu menjadi gluko, neo, dan genesis. Sekarang, cukup mudah untuk mengingat arti glukoneogenesis, di mana gluko berarti glukosa, neo berarti baru, dan genesis berarti sintesis. Jangan bingung dengan istilah-istilah seperti glikolisis, glikogenesis, glikogenolisis, dll.

Pengertian

Glukoneogenesis adalah akronim untuk istilah glukoneogenesis, yang dapat didefinisikan sebagai jalur metabolisme mensintesis molekul glukosa baru dari substrat non-glukosa seperti laktat, zat antara TCA, dll. Kadang-kadang, itu juga disebut sebagai “jalur glukosa endogen” karena memerlukan input energi.

Glukoneogenesis adalah proses anabolik, di mana molekul prekursor kecil bergabung untuk menghasilkan produk energi tinggi seperti glukosa.

Glukoneogenesis adalah siklus yang penting, karena glukosa adalah “metabolit kunci” untuk melakukan semua proses katabolik dan mempertahankan kehidupan. Gluconeogenesis pathway

Tempat terjadinya

Proses glukoneogenesis terjadi di dalam hati, korteks ginjal dan sel-sel enterosit usus kecil. Sebagian besar langkah dalam glukoneogenesis terjadi di dalam sitosol daripada di mitokondria.

Tahapan

Glukoneogenesis berbeda dari glikolisis oleh tiga reaksi yang tidak dapat diubah, dimediasi oleh tiga enzim yang berbeda.

Langkah-1:

Konversi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat. Ini adalah reaksi pertama yang melewati reaksi glikolisis ireversibel, dimediasi oleh piruvat kinase. Transformasi piruvat menjadi fosfoenolpiruvat meliputi dua seri langkah seperti:

bypass step-1 of neoglucogenesis

Karboksilasi piruvat menjadi oksaloasetat

Piruvat karboksilase memediasi transformasi piruvat menjadi oksaloasetat dengan menambahkan satu molekul karbon dioksida. Enzim ini pertama kali ditemukan pada tahun 1960, oleh seorang ilmuwan bernama Merton Utter.

Piruvat karboksilase adalah enzim mitokondria, yang membantu piruvat hadir dalam sitosol untuk masuk ke dalam matriks mitokondria melalui bantuan kompleks MPC-1 dan MPC-2.

Karboksilasi piruvat menjadi oksaloasetat membutuhkan penggunaan molekul ATP energi tinggi dan keberadaan ion Mg2 + dan Mn2 +. Sebagai hasil dari karboksilasi piruvat, oksaloasetat dan satu molekul ADP.

Dekarboksilasi oksaloasetat menjadi Fosfoenolpiruvat

Pengangkutan oksaloasetat dari mitokondria ke sitosol tidak melibatkan kompleks pengangkut atau pengangkut apa pun. Ini hanya terjadi dengan reduksi oksaloasetat menjadi malat melalui mitokondria malat dehidrogenase.

Malat kemudian bergerak di luar membran mitokondria bagian dalam melalui shuttle malate aspartate dengan bantuan transporter α-ketoglutarate malat.

Dalam sitosol, malat direoksidasi menjadi oksaloasetat oleh enzim (sitosolat malat dehidrogenase).

Fosfoenolpiruvat karboksikinase mengubah oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat dengan menghilangkan karbon dioksida. Ini adalah isoenzim yang sama-sama hadir di kedua mitokondria dan sitosol.

Dekarboksilasi oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat membutuhkan molekul ATP berenergi tinggi dan keberadaan ion Mg2 + dan Mn2 +. Reaksi ini dapat dibalik dalam kondisi seluler normal.

Langkah-2:

Dephosforilasi fruktosa 1, 6- bifosfat menjadi fruktosa 6-fosfat. Ini adalah reaksi kedua yang melewati reaksi glikolisis ireversibel, dimediasi oleh enzim fosfofruktokinase.

Dalam glukoneogenesis, enzim fruktosa 1, 6-fosfatase memediasi defosforilasi fruktosa 1, 6- bifosfat menjadi fruktosa 6-fosfat, dan membutuhkan ion Mg2 +. Enzim ini menyebabkan hidrolisis fosfat C-1 dalam molekul fruktosa 1, 6- bifosfat, tanpa pelepasan ATP.

bypass step-2 of gluconeogenesis

Langkah-3:

Dephosforilasi glukosa 6-fosfat menjadi glukosa. Ini adalah langkah ketiga, yang melewati reaksi glikolisis ireversibel, dikatalisis oleh enzim hexokinase. Sebaliknya, glukosa 6-fosfatase mempromosikan reaksi ini dalam siklus glukoneogenesis dan mendefosforilasi glukosa 6-fosfat menjadi glukosa.

Glukosa 6-fosfatase adalah protein kompleks dalam membran retikulum endoplasma. Ini terdiri dari situs katalitik aktif dan kompleks transporter.
memotong langkah-3 dari neoglukogenesis

Situs katalitik aktif memediasi pelepasan glukosa dalam lumen retikulum endoplasma (bukan sitosol), oleh kompleks transporter “glukosa 6-fosfat translocase atau T1”.

Glukosa 6-fosfatase tergantung pada ion Mg2 + dan mengkatalisasi langkah terakhir. Molekul glukosa yang terbentuk setelah defosforilasi glukosa 6-fosfat dimasukkan ke dalam sitoplasma oleh transporter glukosa dari retikulum endoplasma.

Substrat

Semua zat antara glikolisis dan siklus asam sitrat menyediakan substrat untuk glukoneogenesis. Substrat seperti gliserol, laktat, asam amino glukogenik dll.

Gliserin

Ini adalah substrat glukoneogenesis sebagai produk yang terbentuk sebagai hasil dari hidrolisis trigliserida dalam jaringan adiposa dan ditransfer ke hati melalui darah.

Gliserol adalah zat antara yang dapat menghasilkan glukosa hanya dalam sitosol. Memasuki siklus dengan dua langkah berurutan:

  • gliserol sebagai substrat glukoneogenesis
  • Gliserol kinase adalah enzim yang ditemukan di hati dan ginjal yang melakukan fosforilasi gliserol menjadi gliserol 3-fosfat, dengan menggunakan ATP. Kemudian terjadi oksidasi gliserol fosfat menjadi dihidroksiaseton fosfat, dengan reduksi NAD menjadi NADH. Dihydroxyacetone adalah perantara dari jalur glikolitik.

Laktat

Ini adalah substrat glukoneogenesis yaitu produk yang terbentuk sebagai akibat glikolisis anaerob pada otot rangka dan eritrosit. Laktat ditransfer dari otot ke hati melalui darah. Ini berubah menjadi piruvat di dalam hati, dan kemudian melakukan produksi glukosa melalui glukoneogenesis.

Asam amino glukogenik

Ini berasal dari hidrolisis protein jaringan. Asam glukogenik seperti α-ketoglutarate, Suksinil Ko-A, oksaloasetat dan fumarat adalah satu-satunya prekursor yang dapat menghasilkan glukosa. Ada dua titik masuk, yaitu piruvat dan oksaloasetat, di mana asam amino glukogenik dapat memasuki siklus glukoneogenesis.

Fungsi:

  • Siklus glukoneogenesis melakukan peran penting dalam homeostasis glukosa darah, selama kelaparan.
  • Glukosa yang diproduksi dalam siklus ini memenuhi kebutuhan energi banyak sel dan jaringan seperti sel darah merah, neuron, otot rangka, medula ginjal, testis, jaringan embrionik dll.
  • Siklus glukoneogenesis membersihkan metabolit yang terakumulasi dalam darah, seperti laktat (dihasilkan dari otot dan sel darah merah) dan gliserol (dihasilkan dari jaringan adiposa) dll.

Regulasi

Pengaturan glukoneogenesis meliputi faktor-faktor berikut:

Asetil KoA

Ini adalah semacam peraturan timbal balik, yang mengatur transformasi piruvat menjadi PEP. Asetil Ko-A terakumulasi dalam hati sebagai akibat dari lipolisis jaringan adiposa yang berlebihan.

Ketika konsentrasinya lebih, itu menghambat aktivitas enzim glikolitik “Fosfat dehidrogenase” dan merangsang aktivitas piruvat karboksilase.

Dengan demikian tingkat asetil Co-A yang tinggi mempengaruhi siklus glukoneogenesis. Ini dapat mengatur jalur baik secara positif maupun negatif.

  • Regulasi positif: Asetil Ko-A meningkatkan aktivitas enzimatik oleh piruvat karboksilase, yang pada gilirannya menghasilkan lebih banyak oksaloasetat dan glukosa produk akhir.
  • Regulasi negatif: Asetil Ko-A menghambat aktivitas enzimatik piruvat dehidrogenase, yang berfungsi untuk mengubah piruvat karboksilase menjadi asetil Co-A.

Glukagon

Ini adalah semacam regulasi hormonal yang dikeluarkan dari sel-sel α pulau pankreas ketika kadar glukosa darah dalam tubuh mulai menurun.

Glukagon mengatur konversi fruktosa 1, 6-bifosfat menjadi fruktosa 6-fosfat atau mendukung proses glukoneogenesis dengan dua mekanisme berikut:

Glukagon memediasi AMP siklik yang dapat mengubah piruvat kinase menjadi bentuk tidak aktif, yang menghasilkan penurunan konversi PEP menjadi piruvat. Akhirnya, ini mengalihkan siklus untuk sintesis glukosa.

Kedua, glukagon mengurangi konsentrasi fruktosa 2, 6-fosfat yang menghambat aktivitas enzim fosfofruktokinase dan mengaktifkan fruktosa 1, 6-bifosfat untuk mendorong sintesis glukosa.

Asam amino glukogenik

Ini adalah semacam pengaturan tingkat substrat, yang mengatur konversi glukosa 6-fosfat menjadi glukosa. Substrat seperti asam glukogenik mempengaruhi proses neoglukogenesis pada saat kadar insulin menurun. Ketika konsentrasi insulin menurun, protein otot memetabolisme menjadi asam amino untuk tujuan glukoneogenesis.



Leave a Reply