กระบวนการสำคัญอย่างหนึ่งในร่างกายคือการสร้างกลูโคเนซิส นี่คือชื่อของวิถีเมแทบอลิซึมที่นำไปสู่ความจริงที่ว่ากลูโคสก่อตัวจากสารประกอบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต (โดยเฉพาะไพรูเวต)
คุณลักษณะของมันคืออะไร? กระบวนการนี้มีการควบคุมอย่างไร? มีความแตกต่างที่สำคัญมากมายเกี่ยวกับหัวข้อนี้ และตอนนี้ก็ควรค่าแก่การให้ความสนใจ
คำจำกัดความ
ดังนั้น gluconeogenesis คือกระบวนการสังเคราะห์กลูโคสจากสารที่มีต้นกำเนิดที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต มันเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในตับ เข้มข้นน้อยกว่าเล็กน้อย - ในเยื่อหุ้มสมองไตและเยื่อบุลำไส้
กระบวนการนี้รวมถึงปฏิกิริยาไกลโคไลซิสแบบย้อนกลับทั้งหมดที่มีการบายพาสเฉพาะ กล่าวอย่างง่าย ๆ เขาไม่ทำซ้ำปฏิกิริยาของการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสอย่างสมบูรณ์ เกิดอะไรขึ้น? Gluconeogenesis เป็นกระบวนการที่สามารถเกิดขึ้นได้ในเนื้อเยื่อทั้งหมด ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือปฏิกิริยา 6-ฟอสฟาเตส เกิดขึ้นเฉพาะในไตและตับ
ทั่วไปคุณสมบัติ
Gluconeogenesis เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในจุลินทรีย์ เชื้อรา พืช และสัตว์ ที่น่าสนใจคือปฏิกิริยาของมันเหมือนกันกับทุกสายพันธุ์และเนื้อเยื่อ
สารตั้งต้นที่สำคัญที่สุดของกลูโคสในสัตว์คือสารประกอบสามคาร์บอน เหล่านี้รวมถึงกลีเซอรอล ไพรูเวต แลคเตท และกรดอะมิโน
กลูโคสที่เกิดขึ้นในกระบวนการสร้างกลูโคเนซิสจะถูกลำเลียงเข้าสู่กระแสเลือด และจากที่นั่นไปยังเนื้อเยื่ออื่นๆ อะไรต่อไป? หลังจากการออกแรงทางกายภาพซึ่งร่างกายต้องอยู่ภายใต้แลคเตทที่เกิดขึ้นในกล้ามเนื้อโครงร่างจะถูกส่งไปยังตับอีกครั้ง ที่นั่นจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคส กลับเข้าสู่กล้ามเนื้อหรือเปลี่ยนเป็นไกลโคเจน
วงจรทั้งหมดที่อธิบายไว้เรียกว่าวงจรคอเรย์ นี่คือชุดของกระบวนการทางชีวเคมีของเอนไซม์ในระหว่างที่แลคเตทถูกขนส่งจากกล้ามเนื้อไปยังตับแล้วเปลี่ยนเป็นกลูโคส
ซับสเตรต
เมื่อกล่าวถึงข้อกำหนดเฉพาะของการควบคุมไกลโคไลซิสและกลูโคนีเจเนซิส หัวข้อนี้ควรได้รับการกล่าวถึงด้วย สารตั้งต้นคือรีเอเจนต์ที่สร้างสารอาหาร ในกรณีของการเกิด gluconeogenesis บทบาทของพวกมันคือ:
- กรดไพรูวิก (PVC). หากไม่มีสิ่งนี้ การย่อยคาร์โบไฮเดรตและการเผาผลาญกรดอะมิโนก็เป็นไปไม่ได้
- กลีเซอรีน. มีคุณสมบัติในการขจัดน้ำออกได้ดี
- กรดแลคติก. เป็นผู้มีส่วนร่วมที่สำคัญที่สุดในกระบวนการควบคุมการเผาผลาญ
- กรดอะมิโน. พวกเขาเป็นวัสดุก่อสร้างหลักของสิ่งมีชีวิตใด ๆ รวมทั้งมนุษย์
การรวมองค์ประกอบเหล่านี้ในกระบวนการสร้างกลูโคเนซิสขึ้นอยู่กับสถานะทางสรีรวิทยาของร่างกาย
ขั้นตอนการดำเนินการ
ที่จริงแล้วพวกมันทำซ้ำขั้นตอนของไกลโคไลซิส (กลูโคสออกซิเดชัน) อย่างสมบูรณ์ แต่ในทิศทางตรงกันข้ามเท่านั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาดำเนินการโดยเอนไซม์เดียวกัน
มีข้อยกเว้นอยู่สี่ประการ - การเปลี่ยนไพรูเวตเป็นออกซาโลอะซีเตต, กลูโคส-6-ฟอสเฟตเป็นกลูโคสบริสุทธิ์, ฟรุกโตส-1, 6-ไดฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต และออกซาโลอะซีเตตเป็นฟอสโฟฟีนอลไพรูเวต
ฉันต้องการทำการจองที่ทั้งสองกระบวนการมีการควบคุมซึ่งกันและกัน นั่นคือถ้าเซลล์ได้รับพลังงานเพียงพอ glycolysis จะหยุดลง จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากนั้น? Gluconeogenesis เริ่มขึ้นแล้ว! เช่นเดียวกับในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อ glycolysis ถูกกระตุ้น gluconeogenesis ในตับและไตจะหยุดลง
ระเบียบ
อีกความแตกต่างที่สำคัญของหัวข้อที่อยู่ระหว่างการพิจารณา สิ่งที่สามารถพูดเกี่ยวกับการควบคุมของ gluconeogenesis? ถ้ามันเกิดขึ้นพร้อมกับไกลโคไลซิสในอัตราที่สูง ผลที่ได้คือการบริโภค ATP ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก และความร้อนก็จะเริ่มก่อตัว
กระบวนการเหล่านี้เชื่อมโยงถึงกัน ตัวอย่างเช่น หากการไหลของกลูโคสผ่านไกลโคไลซิสเพิ่มขึ้น ปริมาณไพรูเวตผ่านกระบวนการสร้างกลูโคเนซิสจะลดลง
แยกจากกัน เราต้องพูดถึงกลูโคส-6-ฟอสเฟต องค์ประกอบนี้มีชื่ออื่น เรียกอีกอย่างว่ากลูโคสฟอสโฟรีเลต ในทุกเซลล์ สารนี้จะเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเฮกโซไคเนสและในตับ - ระหว่างฟอสฟอรัส นอกจากนี้ยังสามารถปรากฏเป็นผลจาก GNG (ในลำไส้เล็ก, กล้ามเนื้อ) หรือเป็นผลมาจากการรวมตัวของโมโนแซ็กคาไรด์ (ตับ)
กลูโคส-6-ฟอสเฟตใช้อย่างไร? ขั้นแรกให้สังเคราะห์ไกลโคเจน จากนั้นจะถูกออกซิไดซ์สองครั้ง: ครั้งแรกภายใต้สภาวะไม่ใช้ออกซิเจนหรือแอโรบิก และครั้งที่สองในวิถีเพนโทสฟอสเฟต และหลังจากนั้นจะเปลี่ยนเป็นกลูโคสโดยตรง
บทบาทในร่างกาย
หน้าที่ของการสร้างกลูโคเนซิสจะต้องถูกกล่าวถึงแยกกัน อย่างที่ทุกคนรู้ในร่างกายมนุษย์ในช่วงที่อดอาหารมีการใช้สารอาหารสำรองอย่างแข็งขัน ซึ่งรวมถึงกรดไขมันและไกลโคเจน สารเหล่านี้แบ่งออกเป็นสารประกอบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต กรดคีโต และกรดอะมิโน
สารเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ถูกขับออกจากร่างกาย กำลังดำเนินการรีไซเคิล สารเหล่านี้ถูกลำเลียงโดยเลือดจากเนื้อเยื่ออื่นไปยังตับ จากนั้นจึงใช้ในกระบวนการสร้างกลูโคเนซิสเพื่อสังเคราะห์กลูโคส และเธอก็เป็นแหล่งพลังงานสำคัญ
บทสรุปคืออะไร? หน้าที่ของ gluconeogenesis คือการรักษาระดับกลูโคสในร่างกายให้เป็นปกติในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนักและการอดอาหารเป็นเวลานาน การจัดหาสารนี้อย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเม็ดเลือดแดงและเนื้อเยื่อประสาท หากร่างกายมีปริมาณสำรองลดลงอย่างกะทันหัน gluconeogenesis จะช่วยได้ ท้ายที่สุด กระบวนการนี้เป็นซัพพลายเออร์หลักของซับสเตรตพลังงาน
แอลกอฮอล์และกลูโคเนซิส
ชุดค่าผสมนี้ต้องให้ความสนใจ เนื่องจากหัวข้อนี้กำลังศึกษาจากแพทย์และมุมมองทางชีวภาพ
ถ้าคนดื่มแอลกอฮอล์ปริมาณมาก gluconeogenesis ที่เกิดขึ้นในตับจะชะลอตัวลงอย่างมาก ผลที่ได้คือระดับน้ำตาลในเลือดลดลง ภาวะนี้เรียกว่าภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ
การดื่มแอลกอฮอล์ในขณะท้องว่างหรือหลังจากออกแรงอย่างหนักอาจทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดลดลงได้ถึง 30% ของบรรทัดฐาน
แน่นอนว่าภาวะนี้จะส่งผลเสียต่อการทำงานของสมอง เป็นอันตรายอย่างยิ่งโดยเฉพาะบริเวณที่ควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย อันที่จริงเนื่องจากภาวะน้ำตาลในเลือดลดลงพวกเขาสามารถลดลงได้ 2 ° C หรือมากกว่าและนี่เป็นแนวโน้มที่ร้ายแรงมาก แต่ถ้าคนในสถานะนี้ได้รับสารละลายน้ำตาลกลูโคส อุณหภูมิก็จะกลับคืนสู่ปกติอย่างรวดเร็ว
ถือศีลอด
ประมาณ 6 ชั่วโมงหลังจากเริ่ม gluconeogenesis จะเริ่มถูกกระตุ้นโดยกลูคากอน (โพลีเปปไทด์สายเดี่ยวที่มีกรดอะมิโน 29 ตัวตกค้าง)
แต่กระบวนการนี้จะใช้ได้เฉพาะในชั่วโมงที่ 32 เท่านั้น ในขณะนี้ คอร์ติซอล (catabolic steroid) เชื่อมต่อกับมัน หลังจากนั้น โปรตีนของกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่นๆ เริ่มสลายตัว พวกมันจะถูกแปลงเป็นกรดอะมิโนซึ่งเป็นสารตั้งต้นของกลูโคสในกระบวนการสร้าง gluconeogenesis นี่คือกล้ามเนื้อลีบ สำหรับร่างกาย ต้องใช้มาตรการบังคับเพื่อให้สมองได้รับกลูโคสบางส่วนที่จำเป็นสำหรับการทำงาน จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่ผู้ป่วยฟื้นตัวจากการผ่าตัดและโรคภัยไข้เจ็บได้รับอาหารเสริมที่ดี หากไม่เป็นเช่นนั้น กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อจะเริ่มเสื่อมลง
ความสำคัญทางคลินิก
ด้านบน เราได้พูดคุยสั้นๆ เกี่ยวกับปฏิกิริยาของการสร้างกลูโคสและลักษณะอื่นๆ ของกระบวนการนี้ ในที่สุดก็คุ้มค่าที่จะพูดคุยถึงความสำคัญทางคลินิก
หากการใช้แลคเตทเป็นสารตั้งต้นที่จำเป็นสำหรับการสร้างกลูโคเนซิสลดลง จะมีผลที่ตามมา: ค่า pH ในเลือดลดลงและการพัฒนากรดแลคติกในภายหลัง สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากความบกพร่องในเอ็นไซม์ของการสร้างกลูโคเนซิส
ควรสังเกตว่ากรดแลคติกในระยะสั้นสามารถเอาชนะคนที่มีสุขภาพดีได้เช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการทำงานหนักของกล้ามเนื้อ แต่แล้วภาวะนี้จะได้รับการชดเชยอย่างรวดเร็วโดยการหายใจไม่ออกของปอดและการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากร่างกาย
อย่างไรก็ตาม เอทานอลยังส่งผลต่อการสร้างกลูโคเนซิสด้วย แคแทบอลิซึมของมันเต็มไปด้วยปริมาณ NADH ที่เพิ่มขึ้น และสิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในความสมดุลในปฏิกิริยาแลคเตทดีไฮโดรจีเนส มันแค่เปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของแลคเตท ยังลดการก่อตัวของไพรูเวต ส่งผลให้กระบวนการสร้างกลูโคเนซิสทั้งหมดช้าลง
