Glyukoneogenez — metabolik yo‘l bo‘lib, uning natijasida glyukoza uglevod bo‘lmagan birikmalardan (xususan, piruvatdan) hosil bo‘ladi. Glikogenoliz bilan birga bu jarayon qonda ko‘plab to‘qimalar va a’zolar, avvalo, nerv to‘qimasi hamda eritrotsitlar faoliyati uchun zarur bo‘lgan glyukoza miqdorini saqlab turadi. Bu jarayon glikogen yetishmaganda, masalan, uzoq vaqt och qolganda yoki og‘ir jismoniy mehnatdan keyin glyukozaning muhim manbai hisoblanadi. Glyukoneogenez Kori siklining ajralmas qismidir. Bundan tashqari, bu jarayonda piruvat, masalan, dezaminlanadigan aminokislotalar — alanin va serindan hosil bo‘lib, keyinchalik glyukozaga aylantirilishi mumkin.
Glyukoneogenezning umumiy tenglamasi quyidagicha:
Glyukoneogenez asosan jigarda kechadi, biroq u kamroq darajada buyraklarning po‘stloq moddasida[ingl.] va ichakning shilliq qavatida ham sodir bo‘ladi.
Glyukoneogenez va glikoliz o‘zaro teskari tarzda boshqariladi: agar hujayra yetarli miqdorda energiya bilan ta’minlangan bo‘lsa, glikoliz sekinlashib, glyukoneogenez faollashadi; aksincha, glikoliz faollashganda glyukoneogenez susayadi.
Umumiy tavsif
Glyukoneogenez hayvonlar, o‘simliklar, zamburug‘lar va mikroorganizmlarda sodir bo‘ladi. Uning reaksiyalari barcha to‘qimalar va biologik turlar uchun bir xildir. Hayvonlarda glyukozaning muhim dastlabki moddalari uchta uglerod atomiga ega birikmalar, masalan, laktat, piruvat, glitserol, shuningdek, ayrim aminokislotalar hisoblanadi. Sutemizuvchilarda glyukoneogenez asosan jigarda, kamroq darajada esa buyraklarning po‘stloq qatlamida hamda epiteliy hujayralarida, ya’ni ingichka ichakni qoplovchi hujayralarda sodir bo‘ladi. Glyukoneogenez natijasida hosil bo‘lgan glyukoza qonga o‘tib, undan boshqa to‘qimalarga yetkaziladi. Kuchli jismoniy faoliyatdan so‘ng anaerob glikoliz jarayonida skelet mushaklarida hosil bo‘lgan laktat jigarga qaytib, u yerda glyukozaga aylanadi; glyukoza esa yana mushaklarga boradi yoki glikogenga aylantiriladi (bu aylanma jarayon Kori sikli deb ataladi). O‘simlik nihollarida urug‘da to‘plangan yog‘lar va oqsillar glyukoneogenez orqali ham disaxarid saxarozaga aylanadi, u rivojlanayotgan o‘simlikning barcha qismlariga tashiladi. Glyukoza va uning hosilalari o‘simlik hujayra devori, nukleotidlar, kofermentlar hamda boshqa ko‘plab hayotiy muhim metabolitlar sintezi uchun boshlang‘ich moddalardir. Ko‘pgina mikroorganizmlarda glyukoneogenez tarkibida ikki yoki uchta uglerod atomi bo‘lgan oddiy organik birikmalar, masalan, atsetat, laktat va propionatdan boshlanadi. Bunday birikmalar oziqa muhitida uchraydi.
Glyukoneogenez reaksiyalari barcha organizmlarda bir xil bo‘lsa-da, u bilan bog‘liq boshqa metabolik yo‘llar va boshqaruv mexanizmlari turli turlar va to‘qimalarda farq qiladi. Ushbu maqolada sutemizuvchilardagi glyukoneogenez xususiyatlari ko‘rib chiqiladi; o‘simliklarda fotosintezning birlamchi mahsulotlaridan glyukoza sintezlanishi mexanizmlari haqida Fotosintez maqolasiga qarang.
Glyukoneogenez va glikoliz o‘zaro teskari yo‘nalishda kechadigan mutlaqo bir xil jarayonlar emas, garchi ayrim bosqichlari umumiy bo‘lsa-da: glyukoneogenezning 7 ta reaksiyasi (jami 10 ta fermentativ reaksiyadan) glikolizdagi mos reaksiyalarga teskari yo‘nalishda kechadi. Biroq glikolizning 3 ta reaksiyasi qaytmas in vivo bo‘lib, glyukoneogenezda ulardan foydalanib bo‘lmaydi. Bular: glyukoza-6-fosfatning glyukozadan ferment geksokinaza ta’sirida hosil bo‘lishi, fosforillanish orqali fruktoza-6-fosfatning fruktoza-1,6-bisfosfatga fosfofruktokinaza-1 (PFK-1) ta’sirida aylanishi, shuningdek, fosfoenolpiruvatning piruvatga piruvatkinaza ta’sirida aylanishi. Hujayra sharoitida bu reaksiyalarda Gibbs erkin energiyasining o‘zgarishi katta manfiy qiymatga ega, glikolizning boshqa reaksiyalarida esa ΔG taxminan 0 ga teng. Glyukoneogenezda glikolizning uchta qaytmas bosqichi boshqa fermentlar katalizlaydigan «aylanma» reaksiyalar bilan almashtiriladi. Bu reaksiyalar ham juda ekzergonik bo‘lgani uchun qaytmasdir. Shunday qilib, hujayralarda glikoliz ham, glyukoneogenez ham qaytmas jarayonlar hisoblanadi. Hayvonlarda glikoliz faqat sitozolda kechadi; glyukoneogenez reaksiyalarining aksariyati ham shu yerda, ayrimlari esa mitoxondriyalarda va endoplazmatik retikulumda sodir bo‘ladi. Bu ularni o‘zaro muvofiqlashtirilgan va qarama-qarshi tarzda boshqarishga imkon beradi. Glikoliz hamda glyukoneogenezning farqli boshqaruv mexanizmlari har bir jarayonga xos fermentativ reaksiyalarga ta’sir ko‘rsatadi.
Quyida glyukoneogenez reaksiyalari sxemasi keltirilgan:

Bosqichlar
Quyida glikoliz reaksiyalarining teskari yo‘nalishidan farq qiladigan glyukoneogenezning 3 bosqichi ko‘rib chiqiladi.
Piruvatdan fosfoenolpiruvat hosil bo‘lishi

Glyukoneogenezning birinchi reaksiyasi piruvatning fosfoenolpiruvatga (FEP) aylanishidir. Bu reaksiya glikolizdagi piruvatkinaza reaksiyasiga teskari bo‘la olmaydi, chunki piruvatkinaza reaksiyasida Gibbs energiyasining o‘zgarishi katta manfiy qiymatga ega va u hujayra sharoitida qaytmasdir. Buning o‘rniga piruvatning fosforillanishi «aylanma yo‘l» orqali kechadi; eukariotlarda bu yo‘l reaksiyalariga ham sitozol, ham mitoxondriya fermentlari kerak bo‘ladi.
Dastlab piruvat sitozoldan mitoxondriyaga o‘tkaziladi yoki mitoxondriyaning o‘zida alanindan transaminlanish orqali hosil bo‘ladi; bunda α-aminoguruh alanindan α-ketokarbon kislotaga ko‘chiriladi. So‘ng mitoxondriyadagi piruvatkarboksilaza[ingl.], uning faolligi uchun zarur koferment biotin ishtirokida piruvatni oksaloatsetatga aylantiradi:
- Piruvat + НСО3- + ATP → oksaloatsetat + ADP + Pi.
Ushbu karboksillanish reaksiyasida biotin faollashtirilgan bikarbonatni tashuvchi sifatida qatnashadi. HCO3- ATP sarflanib fosforillanadi va aralash angidrid (karboksifosfat) hosil bo‘ladi. So‘ng karboksifosfatdagi fosfat o‘rniga biotin birikadi. Ushbu reaksiya mexanizmi o‘ng tomonda ko‘rsatilgan.
Piruvatkarboksilaza glyukoneogenezning boshqariladigan birinchi fermenti bo‘lib, uning ijobiy effektori atsetil-KoA hisoblanadi (atsetil-KoA β-oksidlanish jarayonida yog‘ kislotalaridan hosil bo‘ladi; uning konsentratsiyasi ortishi yog‘ kislotalaridan energiya manbai sifatida foydalanish mumkinligini bildiradi). Bundan tashqari, piruvatkarboksilaza reaksiyasi boshqa markaziy metabolik yo‘l — trikarbon kislotalar sikli uchun ham oraliq birikmalarni yetkazib beradi.
Mitoxondriya membranasida oksaloatsetatni olib o‘tadigan oqsil tashuvchilar mavjud bo‘lmagani sababli piruvatkarboksilaza reaksiyasida hosil bo‘lgan oksaloatsetat sitozolga chiqarilishidan oldin qaytar tarzda qaytarilib, malatga aylanishi kerak. Bu jarayon mitoxondriyaning malatdegidrogenaza fermenti ta’sirida NADH sarflanishi bilan kechadi:
- Oksaloatsetat + NADH + H+ ⇌ L-malat + NAD+.
Ushbu reaksiya uchun Gibbs energiyasining standart o‘zgarishi ancha katta, ammo fiziologik sharoitda (shu jumladan oksaloatsetatning juda past konsentratsiyasida) ΔG ≈ 0 bo‘ladi, shu bois reaksiya qaytardir. Mitoxondriya malatdegidrogenazasi glyukoneogenezda ham, trikarbon kislotalar siklida ham qatnashib, reaksiyaning to‘g‘ri va teskari yo‘nalishlarini amalga oshiradi. Oksaloatsetat transaminlanish orqali aspartatga aylanganidan keyin ham mitoxondriyadan sitozolga o‘tishi mumkin.
Malat mitoxondriyaning ichki membranasidagi maxsus tashuvchi oqsil orqali sitozolga o‘tadi va u yerda yana oksidlanib oksaloatsetatga aylanadi; bunda sitozol NADH hosil bo‘ladi:
- Malat + NAD+ → oksaloatsetat + NADH + H+.
Shundan so‘ng oksaloatsetat fosfoenolpiruvatkarboksikinaza ta’sirida fosfoenolpiruvatga aylanadi. Ushbu Mg2+ ga bog‘liq reaksiyada fosforil guruhining donori GTP hisoblanadi:
- Oksaloatsetat + GTP ↔ Fosfoenolpiruvat + СО2 + GDP.
Hujayra sharoitida bu reaksiya qaytardir; fosfoenolpiruvat hosil bo‘lishiga energiyasi yuqori boshqa fosfatli birikma — GTP ning gidrolizi hisobiga erishiladi.
Dastlabki ikki «aylanma» reaksiyaning umumiy tenglamasi quyidagicha:
- Piruvat + ATP + GTP + HCO3- → Fosfoenolpiruvat + ADP + GDP + Pi + CO2; ΔG'o = 0,9 kJ/mol.
Piruvatning bir molekulasini fosforillab fosfoenolpiruvat hosil qilish uchun yuqori energiyali ikkita fosfat ekvivalenti (biri ATP, ikkinchisi GTP dan) sarflanadi; hujayra sharoitida ularning har biri 50 kJ/mol energiya berishi mumkin. Ammo glikolizning mos reaksiyasida (FEP dan piruvat hosil bo‘lganda) ADP dan faqat bitta molekula ATP hosil bo‘ladi. Gibbs energiyasining standart o‘zgarishi ΔG'o piruvatning ikki bosqichda fosfoenolpiruvatga aylanishida 0,9 kJ/mol ga teng bo‘lsa-da, birikmalarning hujayra ichidagi konsentratsiyalari hisobga olingan haqiqiy Gibbs energiyasi o‘zgarishi (ΔG) katta manfiy qiymatga (−25 kJ/mol) ega. Buning sababi fosfoenolpiruvat boshqa reaksiyalarda tez ishlatilishi va shu tufayli uning konsentratsiyasi nisbatan past saqlanishidir. Shu sababdan hujayra sharoitida glyukoneogenez fermentlari yordamida piruvatdan FEP hosil bo‘lishi qaytmasdir.
Piruvatkarboksilaza reaksiyasida piruvatga birikkan aynan o‘sha СО2 fosfoenolpiruvatkarboksikinaza reaksiyasida ajralib chiqadi. Bunday karboksillanish–dekarboksillanish piruvatni «faollashtirish» usuli bo‘lib, oksaloatsetatning dekarboksillanishi fosfoenolpiruvat hosil bo‘lishiga yordam beradi.
Sitozoldagi [NADH]/[NAD+] nisbati 8 × 104 ga teng bo‘lib, u mitoxondriyadagiga qaraganda taxminan 105 marta kichik. Sitozoldagi NADH glyukoneogenezda (glitseraldegid-3-fosfatni 1,3-bisfosfogliseratdan hosil qilishda), glyukoza biosintezi uchun zarurdir. NADH mavjud bo‘lmasa, glyukoza sintezlanmaydi. Malatning mitoxondriyadan sitozolga o‘tishi va sitozolda oksaloatsetatga aylanishi qaytaruvchi ekvivalentlarni ular yetishmaydigan sitozolga samarali ko‘chiradi. Shunday qilib, piruvatdan FEP ga o‘tishning ushbu yo‘li glyukoneogenez davomida sitozolda sarflanadigan va hosil bo‘ladigan NADH o‘rtasida muhim muvozanatni ta’minlaydi.
Yuqorida piruvatdan tashqari laktat ham glyukoneogenez uchun boshlang‘ich modda bo‘lishi mumkinligi aytib o‘tildi. Bu yo‘l, masalan, eritrotsitlardagi glikoliz yoki mushaklarning anaerob sharoitdagi faoliyati natijasida hosil bo‘lgan laktatdan foydalanishni ta’minlaydi. Ayniqsa, og‘ir jismoniy mehnatdan so‘ng yirik umurtqalilar uchun bu yo‘l muhimdir. Laktatning gepatotsitlar sitozolida piruvatga aylanishi NADH hosil bo‘lishiga olib keladi. Shu bois mitoxondriyadan qaytaruvchi ekvivalentlarni (masalan, malatni) chiqarishga ehtiyoj qolmaydi. Laktatdegidrogenaza reaksiyasida hosil bo‘lgan piruvat mitoxondriyaga o‘tkazilgach, yuqorida bayon etilganidek, piruvatkarboksilaza ta’sirida oksaloatsetatga aylanadi. Biroq bu oksaloatsetat mitoxondriyadagi izoferment — fosfoenolpiruvatkarboksikinaza ta’sirida bevosita fosfoenolpiruvatga aylanadi. FEP mitoxondriyadan sitozolga chiqariladi va glyukoneogenezning keyingi reaksiyalari shu yerda kechadi.
O‘simliklarda va ayrim bakteriyalarda piruvatdan bevosita FEP hosil qila oladigan ikkita ferment topilgan. Ulardan biri fosfoenolpiruvatsintaza[ingl.] bo‘lib, u Escherichia coli bakteriyasida uchraydi. Bu ferment faoliyatida uning gistidin qoldig‘i ATP dan olingan pirofosfat guruhini bog‘laydi. So‘ng pirofosfat guruhi gidrolizlanib, fosfat ajraladi va ferment–His–P birikmasi hosil bo‘ladi. Bu birikma piruvat bilan reaksiyaga kirishib, FEP hosil qiladi. Shunga o‘xshash mexanizm piruvat-fosfatdikinaza[ingl.] fermentiga ham xos. Bu ferment dastlab tropik donli o‘simliklarda tavsiflangan bo‘lib, C4-fotosintezda muhim rol o‘ynaydi, shuningdek, Acetobacter bakteriyalaridagi glyukoneogenezda ham qatnashadi. Ushbu fermentning fosfoenolpiruvatsintazadan yagona farqi shundaki, hujum qiluvchi zarracha suv emas, balki anorganik fosfatdir.
Fruktoza-6-fosfatning fruktoza-1,6-bisfosfatdan hosil bo‘lishi
Glikolizning glyukoneogenezda teskari reaksiya bilan almashtirib bo‘lmaydigan ikkinchi reaksiyasi fruktoza-6-fosfatning fosfofruktokinaza-1 ta’sirida fosforillanishidir. Bu reaksiya juda ekzergonik va shu sababli hujayra sharoitida qaytmas bo‘lgani uchun fruktoza-6-fosfatning fruktoza-1,6-bisfosfatdan hosil bo‘lishini boshqa ferment — Mg2+ga bog‘liq fruktoza-1,6-bisfosfataza-1 (FBPaza-1) katalizlaydi. U birinchi uglerod atomidagi fosfatning qaytmas gidrolizini amalga oshiradi (fosforil guruhining ADP ga o‘tkazilishi emas):
- Fruktoza-1,6-bisfosfat + Н2О → fruktoza-6-fosfat + Pi, ΔG'o = −16,3 kJ/mol.
Fruktoza-1,6-bisfosfataza-1 dan tashqari boshqaruv vazifasini bajaruvchi fruktoza-1,6-bisfosfataza-2 ham mavjud.
Glyukoza-6-fosfatdan glyukoza hosil bo‘lishi
Uchinchi «aylanma» reaksiya glyukoneogenezning oxirgi reaksiyasi, ya’ni glyukoza-6-fosfatning defosforillanib glyukozaga aylanishidir. Agar bu teskari reaksiyani geksokinaza amalga oshirganida, fosforil guruhi glyukoza-6-fosfatdan ADP ga ko‘chib, ATP hosil bo‘lardi; bu esa energetik jihatdan noqulay. Glyukoza-6-fosfataza katalizlaydigan reaksiyada ATP sintezlanmaydi; bu fosfat efirining oddiy gidrolizidir:
Ushbu Mg2+ga bog‘liq ferment gepatotsitlar endoplazmatik retikulumining ichki (lyumen) tomonida, buyrak hujayralarida va ingichka ichakning epiteliy hujayralarida uchraydi, boshqa to‘qimalarda esa bo‘lmaydi. Shu sababli boshqa to‘qimalar qonga glyukoza yetkazib bera olmaydi. Agar ularda glyukoza-6-fosfataza bo‘lganida, u bu to‘qimalarga glikoliz uchun zarur bo‘lgan glyukoza-6-fosfatni gidrolizlar edi. Jigarda va buyrakda glyukoneogenez jarayonida hosil bo‘lgan yoki ovqatdan o‘zlashtirilgan glyukoza qon oqimi orqali ushbu to‘qimalarga, jumladan, miya va mushaklarga yetkaziladi.
Energetika
Piruvatdan glyukoza hosil bo‘lishini ta’minlaydigan glyukoneogenez biosintez reaksiyalarining umumiy tenglamasi quyidagicha:
- 2 piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H2O → glyukoza + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+.
Piruvatdan hosil bo‘ladigan har bir glyukoza molekulasi uchun yuqori energiyali 6 ta fosfat guruhi kerak: ulardan 4 tasi ATP, 2 tasi GTP hisobidan olinadi. Bundan tashqari, ikkita 1,3-bisfosfogliserat molekulasini qaytarish uchun 2 ta NADH molekulasi zarur. Ayni vaqtda glikolizga atigi 2 ta ATP molekulasi kerak bo‘ladi. Shu sababli piruvatdan glyukoza sintezi katta energiya sarfini talab qiladi. Sarflangan energiyaning katta qismi glyukoneogenezning qaytmasligini ta’minlaydi. Hujayra sharoitida glikoliz uchun Gibbs energiyasining umumiy o‘zgarishi −63 kJ/mol, glyukoneogenez uchun esa −16 kJ/mol ga teng. Shunday qilib, hujayra sharoitida glikoliz ham, glyukoneogenez ham qaytmasdir.
Glyukozaning boshqa boshlang‘ich moddalari
Yuqorida tavsiflangan glyukoza biosintezi yo‘li faqat piruvatdan emas, balki trikarbon kislotalar siklining 4, 5 va 6 ta uglerod atomli oraliq birikmalaridan ham glyukoza sintezlanishiga taalluqlidir. Sitrat, izositrat, α-ketoglutarat, suksinil-KoA, suksinat, fumarat hamda malat — trikarbon kislotalar siklining barcha oraliq mahsulotlari oksaloatsetatgacha oksidlanishi mumkin. Aksariyat aminokislotalarning uglerod atomlarining bir qismi yoki barchasi katabolizm natijasida piruvatga yoki trikarbon kislotalar siklining oraliq birikmalariga aylanishi mumkin. Shu sababli bunday aminokislotalar glyukozaga aylantirilishi mumkin va ular glyukogen[ingl.]. deb ataladi. Alanin va glutamin — boshqa to‘qimalardan jigarga aminoguruhlarni tashuvchi eng muhim molekulalar — sutemizuvchilarda ayniqsa muhim glyukogen aminokislotalardir. Ushbu aminokislotalar jigar mitoxondriyalarida aminoguruhlarini bergach, ularning uglerod skeletlari (mos ravishda piruvat va α-ketoglutarat) glyukoneogenezga jalb etiladi. Aminokislotalar mushak oqsillari va oqsillari parchalanganda hosil bo‘ladi. Ularning glyukoneogenezga jalb etilishi uzoq och qolish yoki davomli jismoniy zo‘riqishda sodir bo‘ladi.
O‘simliklar, achitqilar va ko‘plab bakteriyalarda yog‘ kislotalaridan uglevodlar hosil qilish imkonini beruvchi yo‘l — glioksilat sikli mavjud. Hayvonlarda bu siklning asosiy fermentlari yo‘q va piruvatdegidrogenaza reaksiyasi qaytmasligi sababli ular atsetil-KoA dan piruvat, demak, yog‘ kislotalaridan uglevodlar (shu jumladan, lipidlardan) hosil qila olmaydi. Shunga qaramay, hayvonlar yog‘lar parchalanganda hosil bo‘ladigan oz miqdordagi glitseroldan glyukoneogenezda foydalanishi mumkin. Bunda glitserol glitserolkinaza[ingl.] tomonidan fosforillanadi, so‘ng uning o‘rta uglerod atomi oksidlanib, digidroksiatsetonfosfat hosil bo‘ladi. Bu modda glyukoneogenezning oraliq birikmasidir.
Glitserolfosfat yog‘lar (triglitseridlar) sintezi uchun adipotsitlarda zarur oraliq birikma hisoblanadi. Biroq bu hujayralarda glitserolkinaza bo‘lmagani uchun glitserolni fosforillay olmaydi. Buning o‘rniga adipotsitlarda glyukoneogenezning qisqargan turi — glitseroneogenez kechishi mumkin. Bu jarayon piruvatning glyukoneogenezning dastlabki reaksiyalari orqali digidroksiatsetonfosfatga aylanishidan, so‘ng uning digidroksiatsetonfosfatdan glitserolfosfatgacha qaytarilishidan iborat.
Boshqarilishi
Agar glikoliz va glyukoneogenez bir vaqtning o‘zida yuqori tezlikda kechganida, ATP sarflanib, issiqlik ajralgan bo‘lardi. Masalan, fosfofruktokinaza-1 va fruktoza-1,6-bisfosfataza-1 qarama-qarshi reaksiyalarni katalizlaydi:
- ATP + fruktoza-6-fosfat → ADP + fruktoza-1,6-bisfosfat (PFK-1)
- Fruktoza-1,6-bisfosfat + H2O → fruktoza-6-fosfat + Pi (FBPaza-1).
Bu ikki reaksiyaning yig‘indisi quyidagicha:
- ATP + H2O → ADP + Pi + issiqlik.
Ushbu ikkita fermentativ reaksiya, shuningdek, har ikki metabolik yo‘lning boshqa qator reaksiyalari allosterik va kovalent modifikatsiyalar orqali boshqariladi. Glikoliz va glyukoneogenez qarama-qarshi tarzda tartibga solinadi: glikolizdan o‘tayotgan glyukoza oqimi kuchaysa, glyukoneogenezga kiradigan piruvat oqimi kamayadi va aksincha. Masalan, FBPaza-1 ning faoliyati AMP allosterik bog‘langanda keskin susayadi. Shuning uchun hujayradagi ATP zaxirasi kam, AMP darajasi esa yuqori bo‘lsa, ATP ga bog‘liq glyukoza sintezi to‘xtatiladi, glikolizning mos reaksiyasini katalizlaydigan PFK-1 esa, aksincha, AMP ta’sirida faollashadi. PFK-1 fruktoza-2,6-bisfosfat ta’sirida faollashsa, ushbu birikma FBPaza-1 ga teskari ta’sir ko‘rsatadi: uning substratlarga moyilligini kamaytirib, glyukoneogenezni sekinlashtiradi.
Piruvatning glyukozaga aylanish yo‘lida birinchi nazorat nuqtasi mitoxondriyada piruvatning keyingi taqdiri belgilanishidir: u piruvatdegidrogenaza kompleksi ta’sirida atsetil-KoA ga aylantirilib, keyin trikarbon kislotalar sikliga kiradimi yoki piruvatkarboksilaza ta’sirida oksaloatsetatga aylanib, glyukoneogenezni boshlaydimi? Energiya manbai sifatida yog‘ kislotalari mavjud bo‘lganda, ularning mitoxondriyada parchalanishi natijasida atsetil-KoA hosil bo‘ladi. Bu glyukozani yana oksidlashga ehtiyoj yo‘qligini bildiruvchi signal vazifasini bajaradi. Atsetil-KoA piruvatkarboksilazaning ijobiy allosterik modulyatori, piruvatdegidrogenaza kompleksining esa salbiy modulyatoridir; uning ta’siri degidrogenazani faolsizlantiruvchi proteinkinazani rag‘batlantirish orqali amalga oshadi. Hujayraning energiyaga ehtiyoji qondirilganda oksidlovchi fosforillanish sekinlashadi, NADH ning NAD+ ga nisbatan konsentratsiyasi ortadi, trikarbon kislotalar sikli susayadi va atsetil-KoA to‘planadi. Atsetil-KoA konsentratsiyasining ortishi piruvatdegidrogenaza kompleksini tormozlaydi, shu orqali piruvatdan atsetil-KoA hosil bo‘lishi sekinlashadi. Ayni paytda u piruvatkarboksilazani faollashtirib, glyukoneogenezni kuchaytiradi va ortiqcha piruvatni oksaloatsetatga, keyinchalik glyukozaga aylantirishga imkon beradi.
Shu tarzda hosil bo‘lgan oksaloatsetat fosfoenolpiruvatkarboksikinaza ta’sirida fosfoenolpiruvatga aylanadi. Sutemizuvchilarda glyukoneogenezning ushbu muhim fermenti sintezi va parchalanishi ovqatlanish rejimi hamda gormonal signallar orqali boshqariladi. Masalan, uning promotorida 15 ta yoki undan ortiq boshqaruv elementi mavjud bo‘lib, ularni kamida 12 ta ma’lum transkripsiya omili taniydi; hozircha tavsiflanmagan boshqa ko‘plab omillar ham qatnashishi taxmin qilinadi. Och qolish yoki glukagon darajasining yuqoriligi ushbu fermentning transkripsiyasini kuchaytiradi hamda uning mRNKsini barqarorlashtiradi. Glukagonning ta’siri CREB ( (ingl. cyclic AMP response element binding protein) transkripsiya omili bo‘lib, glyukoza-6-fosfataza va fosfoenolpiruvatkarboksikinaza sintezini glukagon ta’sirida hujayra ichidagi cAMP. konsentratsiyasi ortishiga javoban faollashtiradi. Insulin yoki qonda glyukoza darajasining yuqori bo‘lishi buning aksicha ta’sir ko‘rsatadi. Asosan hujayradan tashqi signallar (ovqatlanish, gormonlar) bilan yuzaga keladigan bunday o‘zgarishlar bir necha daqiqadan bir necha soatgacha davom etishi mumkin. Insulin, shuningdek, glyukoza-6-fosfataza va fruktoza-1,6-bisfosfataza genlari ekspressiyasini susaytiradi. Glyukoneogenez fermentlari genlari ekspressiyasini boshqaradigan yana bir transkripsiya omili — FOXO1 ( (ingl. forkhead box other). Insulin proteinkinaza Bni faollashtiradi, u esa sitozoldagi FOXO1 ni fosforillaydi. Fosforillangan FOXO1 bilan ubikvitin bog‘lanadi va FOXO1 proteasomada parchalanadi. Biroq FOXO1 fosforillanmagan bo‘lsa yoki defosforillansa, u hujayra yadrosiga kirib, DNKdagi tegishli boshqaruv elementiga bog‘lanishi va genlar — fosfoenolpiruvatkarboksikinaza hamda glyukoza-6-fosfataza genlari transkripsiyasini boshlashi mumkin. Glukagon FOXO1 ning proteinkinaza B tomonidan fosforillanishiga to‘sqinlik qiladi.
Klinik ahamiyati
Glyukoneogenez fermentlari nuqsoni tufayli laktatdan bu jarayonda substrat sifatida foydalanish kamayishi mumkin. Natijada qonda laktat konsentratsiyasi ortib, qonning pH darajasi pasayadi va laktatatsidoz rivojlanadi. Qisqa muddatli laktatatsidoz sog‘lom odamlarda ham mushaklar jadal ishlaganda uchraydi; bunday holatda u o‘pkaning giperventilyatsiyasi va karbonat angidridning tezroq chiqarilishi bilan qoplanadi.
Glyukoneogenezga etanol sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Uning katabolizmi natijasida NADH miqdori ortadi, bu esa laktatdegidrogenaza reaksiyasining muvozanatini laktat hosil bo‘lishi tomonga siljitadi, piruvat hosil bo‘lishini kamaytiradi va glyukoneogenezni sekinlashtiradi.
Adabiyotlar
- Devid E. Metsler. Biokimyo: tirik hujayralarning kimyoviy reaksiyalari. — 2-nashr. — Academic Press, 2003. — J. 2. — 1973 b. — ISBN 978-0-1249-2541-0.
- Devid L. Nelson, Maykl M. Koks. Leninger biokimyo asoslari. — Beshinchi nashr. — Nyu-York: W. H. Freeman and company, 2008. — 1158 b. — ISBN 978-0-7167-7108-1.
- Ya. Kolman, K.-G. Ryom. Ko‘rgazmali biokimyo. — 4-nashr. — M.: BINOM. Bilimlar laboratoriyasi, 2012. — 469 b. — ISBN 978-5-9963-0620-6.
- Mashqlar va masalalar bilan biologik kimyo / S. E. Severin tahriri ostida. — M.: GEOTAR-Media nashriyot guruhi, 2011. — 624 b.