Glukoneogenez Nedir
Glukoneogenez, kelime anlamı olarak glukozun yeniden yapımı anlamına gelir ki zaten bu reaksiyon glukozun yıkım reaksiyonu olan glikolizden sonra hücrenin glukoz ihtiyacına göre gerçekleşir.
Glikolizin tersi gibi gözükse de, aslında değildir. Yolaktaki farklı hormon ve enzimler bu farkı oluşturur. Glikolizdeki reaksiyonlardan üç tanesi irreversible yani geri dönüşümsüzdür. Bu üç reaksiyon ise şunlardır:
Glukoz → Glukoz 6-fosfat ( Glukokinaz ve Hekzokinaz enzimleri katalizler)
Fruktoz 6-fosfat → Fruktoz 1,6 Bifosfat ( Fosfofruktokinaz )
Fosfoenolpiruvat(PEP) → Piruvat ( Piruvat Kinaz )
Glukoneogenezde bu reaksiyonları tersine döndürmek için farklı enzimler vardır.
Şimdi onları görelim:
Glukoz 6-fosfat → Glukoz ( Glukoz 6 fosfataz )
Fruktoz 1,6 fosfat → Fruktoz 6-fosfat ( Fruktoz 1,6 bifosfataz )
Piruvat → Oksaloasetat ( Piruvat Karboksilaz ) bu reaksiyon bir basamak daha devam eder: Oksaloasetat → Fosfoenolpiruvat ( PEP Karboksikinaz )
Glukoneogenez hormonların kontrolleri altındadır. Bu hormonların en önemlileri ise Glukagon , İnsülin ve Epinefrindir. Glukagon ve epinefrin kan glukozunu arttırabilmek amacıyla glukoneogenezi aktive ederken insülin ise tam tersine etki göstererek glikolizi arttırırken glukeneogenezi azaltır.
Beyin, RBC, böbrek medullası, kornea, lens, testis ve egzersiz halindeki kas gibi bazı dokular metabolik yakıt olarak devamlı glukoza gereksinim gösterirler. Beyin yettiği sürece sadece glukoz kullanan bir organdır. Sadece kendine yetmemeye başladığı zaman keton cisimlerini de yakıt maddesi olarak kullanmaktadır. Eritrositler mutlak olarak glukoza bağlıdırlar. Mitokondrileri olmadığı için enerji gereksinimlerini sadece glikolizden elde etmektedir. Böbrek medullası, kornea, lens, testis ve egzersiz halindeki kas gibi dokularında aerob kapasiteleri düşüktür ve enerjilerinin çoğunu anaerobik glikolizle sağlarlar.
İnsanda glukozun üç kaynağı bulunmaktadır.
- Besin maddeleri
- Glikojen depoları
- Glukoneogenez
İki dokuda glikojen depolanmaktadır.
Kas’da yaklaşık 400 gr, kas ağırlığının %1-2’si kadar,
Karaciğerde 100 gr, ağırlığının %6-8’I kadar glikojen bulunmaktadır.
Bunlardan sadece karaciğer glukagonu kana glukoz sağlamakta kullanılabilir. Diyetle glukoz alımı olmadığı zaman, karaciğer glikojeni bu gereksinimi sadece 12-24 saat süre ile karşılayabilir. Glikojen bu nedenle çok uzun süreler kana glukoz sağlayacak bir depo değildir
Açlıkta asıl glukoz sağlayan kaynak glukoneogenezdir
Uzamış açlıkta hepatik glikojen depoları tükenir ve laktat, pirüvat, gliserol, oksalat, α-ketoglutarat ve α-ketoasitlerler gibi prokürsörlerden glukoz sentezlenir.
İnsanda ana enerji deposu olan yağlardan glukoz sentezlenemez.
Glukoneogenez %90 KC’de, %10 böbrekte oluşur. Açlıkta glukoneogenezin %50’sinden böbrekler sorumludur.
Glukoneogenezin görevleri nelerdir:
Kan glukoz düzeylerinin devamlılığını sağlar
Asit-baz dengesinin kontrolünde önemlidir: Hızlı kas kasılmaları sırasında ortaya çıkan laktatlar karaciğer tarafından alınıp glukoneogenetik substrat olarak kullanılırlar (Kori siklusu).
Aminoasid dengesinin devamını sağlar: Vücutta ortaya çıkan fazla aminoasitler glukoneogenetik substrat olarak değerlendirilir. Esansiyel aminoasitlerde glukoneogenetik ara ürünlerden sentezlenirler.
Biyosentetik prokürsörleri üretir: Diyetle yeterince karbonhidrat alınmadığında glikoprotein, glikolipid ve yapısal karbonhidratlar için prokürsörler sağlar.
Glukoneogenez reaksiyonları ve düzenlenmesi
Pirüvatın karboksilasyonu, OAA (oksaloasetat) dekarboksilasyonu, Fruktoz 1-6 bifosfatın defosforilasyonu ve Glukoz 6- fosfatın defosforilasyonu glukoneogeneze özgü olaydır.
Pirüvat karboksilazın CO2'yi aktive ederek oluşturduğu OAA, mitokondri memranından sitozole geçemez. Bunun için memrandan geçebilen malata indirgenir ve sitozolde tekrar malat dehidrogenez ile OAA’ya okside olur. OAA da sitozolde PEP’e (fosfoenolpirüvat) dönüşür. PEP glikolizin tersinir reaksiyonlarıyla fruktoz 1-6 fosfat basamağına kadar gelir.
Fruktoz 1-6 bifosfatın da fosforilasyonu fruktoz 1-6 fosfotaz ile gerçekleşir ve glukoz 6- fosfat oluşur. Bu ise glukoz 6-fosfataz ile defosforile olur ve glukoz elde edilmiş olur.
Not: Glukoz 6-fosfat’tan, fosfatın uzaklaştırıldığı serbest glikoz eldesi sağlayan glukoz 6-fosfataz yalnızca karaciğer ve böbrekte bulunur. Bundan dolayı, çizgili kaslardaki depo glikojenin serbest glukoz olarak kana salınımı söz konusu değildir.
Glukoneogenezin düzenlenmesi, glukagon düzeyine ve glukojenik substratların varlığına bağladır.Glukogen allosterik olarak fruktoz 1.6-bifosfataz aktive ederken, fosfofruktokinaz’da inhibe eder.Glukogen aynı şekilde, pürüvatkinaz’da fosforilleyerek inaktivasyonunu sağlar, inaktif olduğu zaman PEP, glukoz sentez yoluna girmiş olur.
Yeterli substrat özellikle glukoneojenik aminoasitlerin varlığı (yeterli insülin olmayışı olayı hızlandırır.) glukoz sentezinde karbon iskeleti olarak kullanılır.
Açlık sırasında adipozitlerden lipolizle karaciğere gelen fazla sayıda yağ asidi, fazlası okside edilemez ve asetilCoA’ya dönüşür. AsetilCoA’da pirüvat karboksilasyonu ile glukoz sentezine katılır. Hücredeki ATP ve AMP düzeyide bazı enzimlere allosterik olarak etkilemek suretiyle glukoneogenezde düzenleyici rol oynar.