포도당 생성 : 단계 (반응) 및 조절 - 화학 - 2025

당신 생은 식물, 동물 및 미생물의 다양한 유형을 포함하여 거의 모든 생물에서 발생하는 대사 과정이다. 아미노산, 글루코 겐, 글리세롤 및 젖산과 같이 탄수화물이 아닌 탄소를 포함하는 화합물에서 포도당을 합성하거나 형성하는 것으로 구성됩니다.

단백 동화는 탄수화물 대사의 경로 중 하나입니다. 주로 간, 그리고 인간과 동물의 신장 피질에 존재하는 포도당 분자를 합성하거나 형성합니다.

포도당 형성의 대사 경로. 파란색으로 표시된 이름은 경로의 기질을, 빨간색 화살표는이 경로의 고유 한 반응을 나타내고, 깨진 화살표는 해당 경로에 반하는 해당 과정을 나타내고, 굵은 화살표는 경로의 방향을 나타냅니다. Wikimedia Commons의 BiobulletM 작성

이 동화 작용 과정은 포도당의 이화 작용 경로의 역방향에 따라 발생하며, 해당 과정의 비가역 지점에서 다른 특정 효소를 가지고 있습니다.

Gluconeogenesis는 저혈당증에서 혈액과 조직의 포도당 수치를 높이는 데 중요합니다. 또한 장기간의 단식이나 기타 불리한 상황에서 탄수화물 농도 감소를 완화합니다.

형질

단백 동화 과정입니다

Gluconeogenesis는 탄수화물 대사의 동화 과정 중 하나입니다. 그 메커니즘을 통해 포도당은 작은 분자로 구성된 전구체 또는 기질에서 합성됩니다.

포도당은 포도당 생성 아미노산 및 글리세롤과 같은 단백질 특성의 단순한 생체 분자에서 생성 될 수 있으며, 후자는 지방 조직에서 트리글리세리드의 지방 분해에서 비롯됩니다.

젖산염은 기질로도 기능하며, 적은 정도의 홀수 사슬 지방산으로도 기능합니다.

포도당 공급 제공

포도당 생성은 생명체, 특히 인체에 매우 중요합니다. 이것은 특별한 경우에 뇌에 필요한 포도당에 대한 큰 수요를 공급하는 역할을하기 때문입니다 (하루에 약 120g).

신체의 어떤 부분에서 포도당이 필요합니까? 신경계, 신장 골수, 다른 조직 및 세포 (예 : 적혈구)는 포도당을 에너지 및 탄소의 유일한 또는 주요 공급원으로 사용합니다.

간과 근육에 저장된 글리코겐과 같은 포도당 저장량은 하루 동안 거의 충분하지 않습니다. 이것은 다이어트 나 격렬한 운동을 고려하지 않고 있습니다. 이러한 이유로 포도당 생성을 통해 신체에는 다른 비 탄수화물 전구체 또는 기질에서 형성된 포도당이 공급됩니다.

또한이 경로는 포도당 항상성에 관여합니다. 이러한 방식으로 형성된 포도당은 에너지 원일뿐만 아니라 다른 동화 반응의 기질이됩니다.

이것의 예는 생체 분자 생합성의 경우입니다. 여기에는 당 접합체, 당지질, 당 단백질 및 아미노 당 및 기타 이종 다당류가 포함됩니다.

포도당 생성의 단계 (반응)

Wikimedia Commons의 AngelHerraez 작성

합성 경로

Gluconeogenesis는 주로 간의 세포질 또는 세포질에서 발생하며 신장 피질 세포의 세포질에서는 덜 발생합니다.

그것의 합성 경로는 해당 과정 (포도당 이화 경로) 반응의 많은 부분을 구성하지만 반대 방향입니다.

그러나 열역학적으로 비가역적인 해당 과정의 3 가지 반응은 해당 과정에 관여하는 것과는 다른 포도당 생성에서 특정 효소에 의해 촉매 작용을 받게되며, 이는 반응이 반대 방향으로 일어날 수 있도록하는 것이 중요합니다.

이들은 특히 헥소 키나제 또는 글루코 키나제, 포스 포프 럭 토키나 제 및 피루 베이트 키나제 효소에 의해 촉매되는 해당 분해 반응입니다.

특정 효소에 의해 촉매되는 포도당 생성의 중요한 단계를 검토하면, 피루 베이트를 포스 포에 놀 피루 베이트로 전환하려면 일련의 반응이 필요합니다.

첫 번째는 미토콘드리아 기질에서 발생하며, 피루 베이트 카르 복실 라제에 의해 촉매되는 피루 베이트가 옥 살로 아세테이트로 전환됩니다.

차례로, 옥 살로 아세테이트가 참여하기 위해서는 미토콘드리아 말산 탈수소 효소에 의해 말산으로 전환되어야합니다. 이 효소는 미토콘드리아를 통해 세포질로 이동하여 세포질에서 발견되는 말산 탈수소 효소에 의해 옥 살로 아세테이트로 다시 변환됩니다.

효소 phosphoenolpyruvate carboxykinase의 작용

효소 phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)의 작용을 통해 oxaloacetate는 phosphoenolpyruvate로 전환됩니다. 각 반응은 아래에 요약되어 있습니다.

이러한 모든 사건은 해당 경로에 특이적인 피루 베이트 키나아제의 개입없이 피루 베이트를 포스 포에 놀 피루 베이트로 변환 할 수있게합니다.

그러나 phosphoenolpyruvate는 이러한 반응을 가역적으로 촉매하는 해당 효소의 작용에 의해 fructose-1,6-bisphosphate로 변환됩니다.

효소 fructose-1,6-bisphosphatase의 작용

해당 과정에서 phosphofructokinase의 작용을 공급하는 다음 반응은 fructose-1,6-bisphosphate를 fructose-6-phosphate로 바꾸는 반응입니다. 효소 fructose-1,6-bisphosphatase는 글루코 네오 제닉 경로에서이 반응을 촉매하며, 이는 가수 분해되고 아래에 요약됩니다.

이 효소 는 활성을 위해 Mg ²⁺ 가 필요하기 때문에 이것은 포도당 신생 조절의 포인트 중 하나입니다 . 과당 -6- 포스페이트는 포스 포 글리코 이소 머라 제 효소에 의해 촉매되는 이성 질화 반응을 거쳐 포도당 -6- 포스페이트로 변환됩니다.

효소 글루코오스 -6- 포스파타제의 작용

마지막으로, 세 번째 반응은 포도당 -6- 인산을 포도당으로 전환하는 것입니다.

이것은 가수 분해 반응을 촉매하고 해당 경로에서 헥소 키나아제 또는 글루코 키나아제의 비가 역적 작용을 대체하는 포도당 -6- 포스파타제의 작용을 통해 진행됩니다.

이 포도당 -6- 포스파타제 효소는 간 세포의 소포체에 결합되어 있습니다. 또한 촉매 기능을 발휘 하려면 보조 인자 Mg ²⁺ 가 필요합니다 .

그 위치는 다른 기관의 필요를 공급하는 포도당 합성기로서의 간 기능을 보장합니다.

포도당 생성 전구체

장기간 운동의 경우 근육과 적혈구에서 발생할 수 있듯이 신체에 산소가 충분하지 않으면 포도당 발효가 발생합니다. 즉, 포도당은 혐기성 조건에서 완전히 산화되지 않으므로 젖산이 생성됩니다.

이 동일한 제품은 혈액으로 전달되어 거기에서간에 도달 할 수 있습니다. Cori 회로에 들어가면 젖산이 피루 베이트로 전환되기 때문에 포도당 형성 기질로 작용할 것입니다. 이 변형은 효소 젖산 탈수소 효소의 작용 때문입니다.

젖산염

젖산은 인체에서 중요한 포도당 생성 기질이며 글리코겐 저장량이 고갈되면 젖산을 포도당으로 전환하면 근육과 간에서 글리코겐 저장을 보충하는 데 도움이됩니다.

피루 베이트

다른 한편으로, 소위 포도당-알라닌주기를 구성하는 반응을 통해 피루 베이트 트랜스 아민 화가 발생합니다.

이것은 간외 조직에서 발견되어 피루 베이트를 알라닌으로 변형시켜 중요한 포도당 생성 기질 중 하나를 구성합니다.

장기간 금식 또는 기타 대사 장애의 극한 조건에서 단백질 이화 작용은 최후의 수단으로 글루코스 생성 아미노산의 원천이 될 것입니다. 이들은 크렙스 사이클의 중간체를 형성하고 옥 살로 아세테이트를 생성합니다.

글리세롤 및 기타

글리세롤은 지질 대사에서 유래하는 유일한 중요한 포도당 생성 기질입니다.

지방 조직에 저장되는 트리 아실 글리세 라이드의 가수 분해 중에 방출됩니다. 이들은 연속적인 인산화 및 탈수 소화 반응에 의해 디 하이드 록시 아세톤 포스페이트로 변환되며, 이는 포도당 생성 경로를 따라 포도당을 형성합니다.

다른 한편으로, 홀수 사슬 지방산은 포도당을 유발하는 지방산이 거의 없습니다.

포도당 신생 조절

포도당 생성의 첫 번째 제어 중 하나는 탄수화물 함량이 낮은 음식을 섭취함으로써 수행되며, 이는 혈중 포도당의 정상적인 수준을 촉진합니다.

반대로 탄수화물 섭취가 적 으면 포도당 생성 경로가 신체의 포도당 요구 사항을 충족시키는 데 중요합니다.

해당 과정과 포도당 형성 사이의 상호 조절에 관련된 다른 요인이 있습니다 : ATP 수준. 높으면 해당 작용이 억제되고 포도당 생성이 활성화됩니다.

AMP 수준에서는 그 반대가 발생합니다. 높으면 해당 작용이 활성화되지만 포도당 생성은 억제됩니다.

포도당 생성에서 특정 효소 촉매 반응에는 특정 체크 포인트가 있습니다. 어느? Mg ²⁺ 와 같은 효소 기질 및 보조 인자의 농도 및 phosphofructokinase와 같은 활성화 제의 존재.

Phosphofructokinase는 AMP와 췌장 호르몬 인 인슐린, 글루카곤, 심지어 일부 글루코 코르티코이드의 영향에 의해 활성화됩니다.

참고 문헌

1. Mathews, Holde 및 Ahern. (2002). 생화학 (3 판). 마드리드 : PEARSON
2. 위키 북. (2018). 생화학 원리 / 포도당 생성 및 글리코 생성. 출처 : en.wikibooks.org
3. 샤시 칸트 레이. (2017 년 12 월). 포도당 신생 조절, 측정 및 장애. 출처 : researchgate.net
4. 포도당 생성. . 출처 : imed.stanford.edu
5. 강의 3-Glycolysis 및 Gluconeogenesis. . 출처 : chem.uwec.edu
6. 포도당 생성. . 출처 : chemistry.creighton.edu