Glukoneogenes Flashcards
Varför behövs glukoneogenes?
Glukoneogenes behövs för att producera glukos som är primära energikällan för CNS och hjärnan i synnerhet. Den behövs även för att hålla B-glukos > 4 mM även i fasta.
Hur mycket glukos behöver vi per dygn? hur mycket av det går till CNS?
160g varav 120g går till CNS
Hur stor är vårt glukosreserv?
ca 200g fritt glukos i blod och glykogen. Det skulle räcka ett dygn utan glukos tillsättning.
Var sker glukoneogenes?
Första steget sker i mitokondriens matrix och resten sker i cytosolen.
- I levern o njurar sker sista steget i ER:s lumen, dvs glukos-6-fosfat + H2O → glukos + Pi
I glykoneogenes ____________ kol.
reduceras
De flesta stegen i glykolysen är reversibla, men det finns tre undantag. Vilka är de tre undantagen och vad skiljer dem från de övriga stegen i glykolysen?
Det är stegen 1, 3 och 10 som katalyseras av enzymerna hexokinas, fosfofruktokinas och pyruvatkinas som är irreversibla då omvända reaktioner har en hög ΔG vilket gör de mer icke fördelaktiga.
Vad är det som bestämmer i vilken riktning de reversibla reaktionerna i glykolys går?
De olika substratens koncentration är det som styr i vilken riktning reaktionen går.
Vilken reaktion katalyserar pyruvatkarboxylas och hur sker reaktionen?
Pyruvatkarboxylas är enzymet som katalyserar karobxylering av pyruvat till oxaloacetat.
Reaktionen sker i tre steg:
- Bildade av karobxyfosfat
ATP + HCO3- ↔ HOCO2-(PO3)2- + ADP
- Aktivering av koldioxid genom överföring till biotin: irreversibelt steg
Biotin-enzym + HOCO2-(PO3)2- → Biotin-enzym -CO2 + Pi
- Överföring av CO2 till pyruvat:
CO2 + pyruvat → oxaloacetat
Vad är biotin?
Biotin är en protetisk grupp i enzymet pyruvatkarboxylas som är en vitamin B7 derivata (även kallas vitamin H).
I vilken form återfinns koldioxid i vattenlösning?
i HCO3- form
Hur transporteras oxaloacetat ut ur mitokondrier?
Oxaloacetat kommer att omvandlas till malat som kan ta sig ut mitokondrien via malat-aspartat shunten (OBS! Alla pilar i bilden ska i detta fall vara omvända!)
- Detta kommer även ge NADH som kan användas i glukoneogenesen.
Vilken reaktion katalyseras av fosfoenolpyruvat karboxykinas (PEPCK)?
Fosfoenolpyruvat karboxykinas katalyserar följande reaktion:
oxaloacetat + GTP ↔ fosfoenolpyruvat + GDP + CO2
I vilken vävnad finns glukos 6-fosfatas och vilken reaktion katalyserar enzymet?
Den finns endast i levern och njurar, närmare bestämd så finns i den i ERs lumen i dessa organ. Den katalyserar hydrolys av glukos-6-fosfat följande reaktion:
glukos-6-fosfat + H2O → glukos + Pi
Vad händer med glukos-6-fosfat i andra vävnader som saknar glukos-6-fosfatas?
Glukos-6-fosfat kommer antingen att omvandlas till glykogen eller att gå in i pentosfosfatvägen.
På vilket sätt kan triacylglycerider användas för glukoneogenes?
- Triaglycerider består av fettsyror och glycerol.
- Fettsyrorna kan inte användas i glukoneogenes då de omvandlas till acetyl-CoA som inte kan omvandlas till pyruvat.
- Glycerol kan däremot omvandlas i levern till dihydroxacetonfosfat som glykolys intermediär → kan användas för glukoneogenes.
Glycerol (enzym glycerolkinas) → glycerolfosfat (enzym glycerolfosfat dehydrogenas) → dihydroxacetonfosfat
När blir laktat slutprodukten i glykolysen och varför?
I två fysiologiska fall:
- Syrebrist så att ATP inte kan bildas via oxidativ fosforylering
- I de vävnader som saknar organeller (erytrocyter)
- Patologiskt: cancerceller (Warburgeffekten)
- Syftet är att återbilda NAD+ så att glykolysen kan fortsätta
Hur kan laktat användas för vidare katabolism?
Via två sätt:
- Upptag av närliggande vävnader: (kardiomyocyter och muskeltyp I) där den laktat omvandlas till pyruvat → CAC → ATP
- Upptag av levern: via Cori cykel kommer laktat att omvandlas till glukos som transporteras till muskelceller → anaerob glykolys → laktat
Vilka aminosyror är glykogena?
Alla aminosyror förutom lysin och leucin är glykogena och kan användas i glukoneogenesen
Hur metaboliseras aminosyror i en snabbt arbetande muskel?
I snabbt arbetande muskel kommer proteiner att brytas ner vid anaerob glykolys och för över sina aminogrupper till pyruvat → alanin bildas → alanin transporteras till levern → omvandlas tillbaka till pyruvat → glukoneogenes → glukos → anaerobt glykolys. (alanin-glukos cykel)
På vilket sätt är ureacykeln och glukoneogenes kopplade?
I ureacykeln bildas fumarat som kan omvandlas till malat → oxaloacetat → glukoneogenes
Hur säkerställs det att glykolys och glukoneogenes inte är aktiva på samma gång?
- I levern:
Genom att reglera enzymet fruktos 2,6 bisfosfatas/fosfofruktokinas 2 kan fruktos 2,6-bisfosfat koncentration minskas/ökas → stimulering/hämning av enzymet fruktos 1,6 bisfosfatas. Det finns olika sätt att reglera FBPase-2/PFK-2:
- Fosforylering:
PKA fosforylerar PFK2 → fosforylerad PFK2 blir inaktiv → FBPase-2 omvandlar fruktos-2,6-bisfosfat till fruktos-6-fosfat → [fruktos-2,6-bisfosfat] minskar → aktiv glukoneogenes och hämmar glykolys
PP1 defosforylerar PFK2 → FBPase-2 blir inaktiv → PFK2 omvandlar fruktos-6-fosfat till fruktos-2,6-bisfosfat → [fruktos-2,6-bisfosfat] ökar → hämma glukoneogenes och aktivera glykolys
- Hormonell reglering:
Glukagon aktiverar PKA → aktiv glukoneogenes och hämmar glykolys
Insulin aktiverar PP1 → hämma glukoneogenes och aktivera glykolys
- Feedforward stimulering: fruktos-6-fosfat stimulerar PFK2
- Allmänt:
Snabb reglering:
- Energikvot: AMP och ADP (indikerar låg energi) inhiberar glukoneogenes enzymer och stimulerar glykolytiska enzymer
- Citrat: inhiberar fosfofruktokinas och stimulerar fruktos 1,6-bisfosfatas
- Alanin: inhiberar pyruvatkinas
- fruktos 2,6 bisfosfat: stimulerar fosfofruktokinas och inhiberar fruktos 1,6-bisfosfatas
- Acetyl-CoA: stimulerar pyruvat karboxylas
- fruktos 1,6 bisfosfat: stimulerar pyruvatkinas
Långsam reglering:
Insulin: ökar enzymer fosfofruktokinas 1, pyruvatkinas, fosfofruktokinas 2
Glukagon: ökar fofsfoenolpyruvat karboxykinas och fruktos 1,6-bisfosfatas samt minskar hexokinas, fosfofruktokinas 1 och pyruvatkinas
Hur ändras vår glukosmetabolism av intensiv träning?
- Vid intensiv träning kommer musklerna att köra anaerob glykolys → laktat
- Träning kommer laktat dehydrogenas i typ I muskler att omvandlas till H4 form som är “duktigare” på att omvandla laktat till pyruvat.
- Vid träning frisätts adrenalin i blodet → adrenalin aktiverar PKA → stimulerar glukoneogenes
- Transkriptionsfaktorn HIF-1 aktiveras vid syrebrist och kan:
1. öka produktion av GLUT 1 & 3
2. stimulera VEGF (vascular endotheial GF)
3. öka glykolytiska enzymers aktivitet.
Hur påverkas glukosmetabolism av nattlig fasta resp. månadsfasta?
Nattfasta:
Fritt glukos förbrukas i ca en timme
Insulin minskar → minskat glukosupptag i muskel (GLUT-4) → fettsyror används som bränsle
Glukagon ökar efter ca 5 timmar → levern frigör glukos från glykogen och glukoneogenes (50% vardera)
Månadsfasta:
- Insulin kontinuerligt låg → glukoneogenes ökar → muskelproteolys ökar → utsöndring av alanin → alanin-glukos cykel (omsättningsbara proteiner räcker 10 dygn)→ ketonkroppar
