אחד התהליכים המשמעותיים בגוף הוא גלוקונאוגנזה. זהו שמו של המסלול המטבולי שמוביל לכך שגלוקוז נוצר מתרכובות שאינן פחמימות (פירובט בפרט).
מהן התכונות שלו? כיצד מוסדר תהליך זה? ישנם ניואנסים חשובים רבים בנושא זה, ועכשיו כדאי לשים לב אליהם.
הגדרה
אז, גלוקונאוגנזה הוא תהליך סינתזה של גלוקוז מחומרים שמקורם אינו פחמימתי. הוא ממשיך בעיקר בכבד, קצת פחות באינטנסיביות - בקליפת הכליה וברירית המעי.
תהליך זה כולל את כל תגובות הגליקוליזה הפיכות עם מעקפים ספציפיים. במילים פשוטות, הוא אינו חוזר לחלוטין על התגובות של חמצון גלוקוז. מה קורה? גלוקונאוגנזה הוא תהליך שיכול להתרחש בכל הרקמות. היוצא מן הכלל היחיד הוא תגובת 6-פוספטאז. זה מתרחש רק בכליות ובכבד.
גנרלתכונות
גלוקונאוגנזה הוא תהליך המתרחש במיקרואורגניזמים, פטריות, צמחים ובעלי חיים. מעניין שהתגובות שלו זהות עבור כל המינים והרקמות.
המבשרים החשובים ביותר של גלוקוז בבעלי חיים הם תרכובות שלושה פחמנים. אלה כוללים גליצרול, פירובט, לקטט וחומצות אמינו.
גלוקוז הנוצר בתהליך של גלוקונאוגנזה מועבר לדם, ומשם לרקמות אחרות. מה הלאה? לאחר מאמץ גופני, שהגוף היה נתון לו, הלקטט שנוצר בשרירי השלד נשלח שוב לכבד. שם הוא הופך לגלוקוז. זה, בתורו, שוב נכנס לשרירים, או הופך לגליקוגן.
כל המחזור המתואר נקרא מחזור קורי. זהו מעין סט של תהליכים ביוכימיים אנזימטיים שבמהלכם הלקטט מועבר מהשרירים לכבד ולאחר מכן הופך לגלוקוז.
Substrates
כאשר דנים בפרטים של ויסות הגליקוליזה והגלוקוניאוגנזה, יש לגעת גם בנושא זה. מצע הם ריאגנטים היוצרים מדיום מזין. במקרה של גלוקונאוגנזה, תפקידם ממלא:
- חומצה פירובית (PVC). בלעדיו, עיכול פחמימות ומטבוליזם של חומצות אמינו בלתי אפשריים.
- גליצרין. יש לו תכונה חזקה של התייבשות.
- חומצה לקטית. זהו המשתתף החשוב ביותר בתהליכים מטבוליים רגולטוריים.
- חומצות אמינו. הם חומר הבנייה העיקרי של כל אורגניזם חי, כולל האדם.
הכללתם של יסודות אלה בתהליך של גלוקונאוגנזה תלויה במצב הפיזיולוגי של הגוף.
שלבי תהליך
הם, למעשה, חוזרים לחלוטין על שלבי הגליקוליזה (חמצון גלוקוז), אבל רק בכיוון ההפוך. הקטליזה מתבצעת על ידי אותם אנזימים.
ישנם ארבעה יוצאי דופן - ההמרה של פירובט לאוקסלואצטט, גלוקוז-6-פוספט לגלוקוז טהור, פרוקטוז-1, 6-דיפוספט לפרוקטוז-6-פוספט, ואוקסלואצטט לפוספואנולפירובאט.
אני רוצה להסתייג ששני התהליכים מוסדרים באופן הדדי. כלומר, אם התא מסופק מספיק באנרגיה, הגליקוליזה נעצרת. מה קורה אחרי זה? הגלוקוניאוגנזה מתחילה! הדבר נכון גם בכיוון ההפוך. כאשר הגליקוליזה מופעלת, גלוקונאוגנזה בכבד ובכליות נפסקת.
תקנה
ניואנס חשוב נוסף של הנושא הנדון. מה ניתן לומר על ויסות הגלוקוניאוגנזה? אם זה היה קורה במקביל לגליקוליזה בקצב גבוה, אז התוצאה תהיה עלייה עצומה בצריכת ATP, וחום יתחיל להיווצר.
תהליכים אלה קשורים זה בזה. אם, למשל, זרימת הגלוקוז דרך הגליקוליזה עולה, אזי כמות הפירובאט דרך הגלוקוניאוגנזה יורדת.
בנפרד, אנחנו צריכים לדבר על גלוקוז-6-פוספט. לאלמנט הזה, אגב, יש שם אחר. זה נקרא גם גלוקוז מזרחן. בכל התאים, חומר זה נוצר במהלך תגובת ההקסוקינאז, וכן בכבד - במהלך פוספורוליזה. זה יכול להופיע גם כתוצאה מ-GNG (במעי הדק, בשרירים) או כתוצאה מאיחוד של חד-סוכרים (כבד).
איך משתמשים בגלוקוז-6-פוספט? ראשית, גליקוגן מסונתז. לאחר מכן הוא מחומצן פעמיים: בפעם הראשונה בתנאים אנאירוביים או אירוביים, ובפעם השנייה במסלול הפנטוז פוספט. ואחרי זה הוא הופך ישירות לגלוקוז.
תפקיד בגוף
יש לדון בנפרד בתפקוד של גלוקונאוגנזה. כפי שכולם יודעים, בגוף האדם בזמן רעב נעשה שימוש פעיל במאגרי תזונה. אלה כוללים חומצות שומן וגליקוגן. חומרים אלו מפורקים לתרכובות שאינן פחמימות, חומצות קטו וחומצות אמינו.
רוב התרכובות הללו אינן מופרשות מהגוף. המיחזור מתבצע. חומרים אלה מועברים על ידי הדם מרקמות אחרות לכבד, ולאחר מכן משמשים בתהליך של גלוקונאוגנזה לסינתזה של גלוקוז. והיא מקור מפתח לאנרגיה.
מה המסקנה? תפקידה של גלוקונאוגנזה הוא לשמור על רמות גלוקוז תקינות בגוף במהלך פעילות גופנית אינטנסיבית וצום ממושך. אספקה קבועה של חומר זה נחוצה עבור אריתרוציטים ורקמות עצבים. אם לפתע הרזרבות של הגוף מתרוקנות, אז גלוקונאוגנזה תעזור. אחרי הכל, תהליך זה הוא הספק העיקרי של מצעי אנרגיה.
אלכוהול וגלוקוניאוגנזה
יש לתת תשומת לב לשילוב הזה, מכיוון שהנושא נלמד מרופא ונקודת מבט ביולוגית.
אם אדם צורך כמות גדולה של אלכוהול, אזי הגלוקוניאוגנזה המתרחשת בכבד מואטת מאוד. התוצאה היא ירידה ברמת הגלוקוז בדם. מצב זה נקרא היפוגליקמיה.
שתיית אלכוהול על קיבה ריקה, או לאחר מאמץ גופני כבד, עלולה לגרום לירידה ברמות הגלוקוז של עד 30% מהנורמה.
כמובן, מצב זה ישפיע לרעה על תפקוד המוח. זה מסוכן מאוד, במיוחד עבור אותם אזורים ששומרים על טמפרטורת הגוף בשליטה. ואכן, עקב היפוגליקמיה, הם יכולים לרדת ב-2 מעלות צלזיוס או יותר, וזו מגמה חמורה מאוד. אבל אם לאדם במצב זה נותנים תמיסה של גלוקוז, הטמפרטורה תחזור במהירות לנורמה.
צום
כ-6 שעות לאחר תחילתו, גלוקונאוגנזה מתחילה להיות מגורה על ידי גלוקגון (פוליפפטיד בעל שרשרת בודדת הכוללת 29 שאריות חומצות אמינו).
אבל תהליך זה הופך לפעיל רק בשעה ה-32. בדיוק ברגע זה, קורטיזול (סטרואיד קטבולי) מחובר אליו. לאחר מכן, חלבוני שריר ורקמות אחרות מתחילים להתפרק. הם מומרים לחומצות אמינו, שהן מבשרות של גלוקוז בתהליך של גלוקונאוגנזה, זוהי ניוון שרירים. עבור הגוף, זהו אמצעי מאולץ שעליו לנקוט כדי שהמוח יקבל חלק מסוים של גלוקוז הנחוץ לתפקוד. לכן חשוב מאוד שאנשים חולים מחלימים מניתוחיםומחלות, קיבלו תזונה משלימה טובה. אם זה לא המקרה, השרירים והרקמות יתחילו להתרוקן.
משמעות קלינית
לעיל, דיברנו בקצרה על התגובות של גלוקונאוגנזה ותכונות אחרות של תהליך זה. לבסוף, כדאי לדון במשמעות הקלינית.
אם השימוש בלקטט כמצע הדרוש לגלוקוניאוגנזה יורד, יהיו השלכות: ירידה ב-pH בדם והתפתחות של חמצת לקטית לאחר מכן. זה יכול לקרות עקב פגם באנזימים של גלוקונאוגנזה.
יש לציין שחמצת לקטית לטווח קצר יכולה להתגבר גם על אנשים בריאים. זה קורה בתנאי של עבודה שרירית אינטנסיבית. אבל אז המצב הזה יפוצה במהירות על ידי היפרונטילציה של הריאות והסרה של פחמן דו חמצני מהגוף.
אגב, אתנול משפיע גם על הגלוקוניאוגנזה. הקטבוליזם שלו טומן בחובו עלייה בכמות ה-NADH, וזה בא לידי ביטוי באיזון בתגובת הלקטט דהידרוגנאז. זה פשוט עובר לכיוון היווצרות לקטט. זה גם מפחית את היווצרות פירובט. התוצאה היא האטה בכל תהליך הגלוקוניאוגנזה.
