Stades de gluconéogenèse (réactions) et régulation

Le gluconéogenèse C'est un processus métabolique qui se produit chez presque tous les êtres vivants, y compris les plantes, les animaux et divers types de micro-organismes. Il consiste en la synthèse ou la formation de glucose à partir de composés carbonés qui ne sont pas des glucides, tels que les acides aminés, les glycogènes, le glycérol et le lactate.

C'est l'une des voies du métabolisme glucidique de type anabolique. Il synthétise ou forme des molécules de glucose présentes principalement dans le foie et, dans une moindre mesure, dans le cortex des reins des humains et des animaux.

Ce processus anabolique se produit suivant la direction inverse de la voie catabolique du glucose, avec différentes enzymes spécifiques aux points irréversibles de la glycolyse.

La gluconéogenèse est importante pour augmenter les taux de glucose dans le sang et les tissus en cas d'hypoglycémie. Il amortit également la diminution de la concentration en glucides lors de jeûnes prolongés ou dans d'autres situations.

Index

• 1 caractéristiques
  • 1.1 C'est un processus anabolique
  • 1.2 Fournir des réserves de glucose
• 2 étapes (réactions) de la gluconéogenèse
  • 2.1 Itinéraire synthétique
  • 2.2 Action de l'enzyme phosphoénolpyruvate carboxykinase
  • 2.3 Action de l'enzyme fructose-1,6-bisphosphatase
  • 2.4 Action de l'enzyme glucose-6-phosphatase
• 3 précurseurs gluconéogéniques
  • 3.1 lactate
  • 3.2 Pyruvate
  • 3.3 Glycérol et autres
• 4 Régulation de la gluconéogenèse
• 5 références

Caractéristiques

C'est un processus anabolique

La gluconéogenèse est l'un des processus anaboliques du métabolisme des glucides. Grâce à son mécanisme, le glucose est synthétisé à partir de précurseurs ou de substrats formés par de petites molécules.

Il peut générer du glucose à partir de simples biomolécules protéiques comme les acides aminés glucogènes et de glycérol, la seconde entrée de la lipolyse des triglycérides dans le tissu adipeux.

Le lactate agit également comme substrat et, dans une moindre mesure, comme acides gras à chaîne impaire.

Fournir des réserves de glucose

La gluconéogenèse est d'une grande importance pour les êtres vivants et en particulier pour le corps humain. En effet, il sert à fournir dans des cas particuliers la forte demande de glucose nécessaire au cerveau (environ 120 grammes par jour).

Quelles parties du corps exigent du glucose? Le système nerveux, la médullaire rénale, entre autres tissus et cellules, tels que les globules rouges, qui utilisent le glucose comme source unique ou principale d'énergie et de carbone.

Les réserves de glucose telles que le glycogène stocké dans le foie et les muscles sont à peine suffisantes pour une journée. Cela sans tenir compte des régimes ou des exercices intenses. Pour cette raison, par gluconéogenèse, le corps est alimenté en glucose formé à partir d'autres précurseurs ou substrats non glucidiques.

De même, cette voie intervient dans l'homéostasie du glucose. Le glucose formé par cette voie, en plus d'être une source d'énergie, est le substrat d'autres réactions anaboliques.

Un exemple de ceci est le cas de la biosynthèse de biomolécules. Parmi eux, on trouve des glucoconjugués, des glycolipides, des glycoprotéines et des aminoazucares et d'autres hétéropolysaccharides.

Stades (réactions) de la gluconéogenèse

Voie synthétique

Gluconéogenèse a lieu dans le cytosol ou le cytoplasme des cellules, en particulier le foie et dans une moindre mesure, dans le cytoplasme des cellules du cortex rénal.

Sa voie de synthèse constitue une grande partie des réactions de glycolyse (voie catabolique du glucose), mais en sens inverse.

Cependant, il est important de noter que les trois réactions sont thermodynamiquement glycolyse néoglucogenèse irréversible être catalysées différentes enzymes spécifiques impliquées dans la glycolyse, ce qui permet des réactions inverses sont données.

Ce sont spécifiquement les réactions glycolytiques catalysées par les enzymes hexokinase ou glucokinase, phosphofructokinase et pyruvate kinase.

En examinant les étapes cruciales de la gluconéogenèse catalysée par des enzymes spécifiques, la conversion du pyruvate en phosphoénolpyruvate nécessite une série de réactions.

La première se produit dans la matrice mitochondriale avec la conversion du pyruvate en oxaloacétate, catalysée par la pyruvate carboxylase.

À son tour, pour que l’oxaloacétate puisse participer, il doit être transformé en malate par la malate déshydrogénase mitochondriale. Cette enzyme est transportée par les mitochondries dans le cytosol, où il est converti à nouveau en oxaloacétate par la malate déshydrogénase trouvée dans le cytoplasme des cellules.

Action de l'enzyme phosphoénolpyruvate carboxykinase

Par l'action de l'enzyme phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK), l'oxaloacétate est transformé en phosphoénolpyruvate. Les réactions respectives sont résumées ci-dessous:

Pyruvate + CO₂ + H₂O + ATP => Oxaloacétate + ADP + P_je + 2h⁺

Oxaloacétate + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + PIB

Tous ces événements permettent la transformation du pyruvate en phosphoénolpyruvate sans intervention de la pyruvate kinase spécifique de la voie glycolytique.

Cependant, le phosphoénolpyruvate est transformé en fructose-1,6-bisphosphate par l'action d'enzymes glycolytiques qui catalysent ces réactions de manière réversible.

Action de l'enzyme fructose-1,6-bisphosphatase

La réaction suivante qui remplace l'action de la phosphofructokinase dans la voie glycolytique est celle qui transforme le fructose-1,6-bisphosphate en fructose-6-phosphate. L'enzyme fructose-1,6-bisphosphatase catalyse cette réaction dans la voie gluconéogénique, qui est hydrolytique et est résumée ci-dessous:

Fructose-1,6-bisphosphate + H₂O => Fructose-6-phosphate + P_je

C’est l’un des points de régulation de la gluconéogenèse, puisque cette enzyme nécessite Mg²⁺ pour votre activité Le fructose-6-phosphate subit une réaction d'isomérisation catalysée par l'enzyme phosphoglucoisomérase qui le transforme en glucose-6-phosphate.

Action de l'enzyme glucose-6-phosphatase

Enfin, la troisième de ces réactions est la conversion du glucose-6-phosphate en glucose.

Cela se fait par l'action de la glucose-6-phosphatase qui catalyse une réaction d'hydrolyse et remplace l'action irréversible de l'hexokinase ou de la glucokinase dans la voie glycolytique.

Glucose-6-phosphate + H₂O => Glucose + P_je

Cette enzyme glucose-6-phosphatase est attachée au réticulum endoplasmique des cellules du foie. Vous avez également besoin du cofacteur Mg²⁺ exercer sa fonction catalytique.

Son emplacement garantit la fonction du foie en tant que synthétiseur de glucose pour répondre aux besoins des autres organes.

Précurseurs gluconéogènes

Lorsqu'il n'y a pas suffisamment d'oxygène dans le corps, comme cela peut se produire dans les muscles et les érythrocytes en cas d'exercice prolongé, la fermentation du glucose a lieu; c'est-à-dire que le glucose n'est pas complètement oxydé dans des conditions anaérobies et que, par conséquent, du lactate est produit.

Ce même produit peut passer dans le sang et de là dans le foie. Il agira comme un substrat gluconéogénique, car à son entrée dans le cycle de Cori, le lactate deviendra du pyruvate. Cette transformation est due à l'action de l'enzyme lactate déshydrogénase.

Lactate

Le lactate est un substrat gluconéogénique important du corps humain et une fois que les réserves de glycogène sont épuisées, la conversion du lactate en glucose aide à reconstituer la réserve de glycogène dans les muscles et le foie.

Pyruvate

Par contre, des réactions constituant le cycle dit glucose-alanine entraînent la transamination du pyruvate.

Cela se trouve dans les tissus extra-hépatiques, ce qui rend la transformation du pyruvate en alanine, qui est un autre substrat gluconéogénique important.

Dans des conditions extrêmes de jeûne prolongé ou d'autres altérations métaboliques, le catabolisme des protéines sera une source d'acides aminés glycogéniques en dernier recours. Ceux-ci formeront des intermédiaires du cycle de Krebs et généreront de l'oxaloacétate.

Glycérol et autres

Le glycérol est le seul substrat gluconéogénique important provenant du métabolisme des lipides.

Il est libéré lors de l'hydrolyse des triacylglycérides, qui sont stockés dans le tissu adipeux. Ceux-ci sont transformés par des réactions consécutives de phosphorylation et de déshydrogénation en phosphate de dihydroxyacétone, qui suivent la voie gluconéogénique pour former du glucose.

D'autre part, peu d'acides gras à chaîne irrégulière sont gluconéogènes.

Régulation de la gluconéogenèse

Un des premiers contrôles de la gluconéogenèse est effectué par un apport d’aliments à faible teneur en glucides, qui entraînent des taux de glucose normaux dans le sang.

À l'inverse, si la consommation de glucides est faible, la voie de la gluconéogenèse sera importante pour satisfaire les besoins en glucose de l'organisme.

D'autres facteurs interviennent dans la régulation réciproque entre la glycolyse et la gluconéogenèse: les niveaux d'ATP. Lorsqu'elles sont élevées, la glycolyse est inhibée, tandis que la gluconéogenèse est activée.

L'inverse se produit avec les taux d'AMP: s'ils sont élevés, la glycolyse est activée, mais la gluconéogenèse est inhibée.

Dans les réactions catalysées par des enzymes spécifiques dans la gluconéogenèse, il existe certains points de contrôle. Lequel La concentration de substrats enzymatiques et de cofacteurs tels que Mg²⁺et l'existence d'activateurs tels que la phosphofructokinase.

La phosphofructokinase est activée par l'AMP et l'influence des hormones pancréatiques, l'insuline, le glucagon et même certains glucocorticoïdes.

Références

1. Mathews, Holde et Ahern. (2002). Biochimie (3ème éd.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018).Principes de Biochimie / Gluconéogenèse et Glycogenèse. Tiré de: fr.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Décembre 2017). Régulation de la gluconéogenèse, mesures et troubles. Tiré de: researchgate.net
4. Gluconéogenèse [PDF] Tiré de: imed.stanford.edu
5. Conférence 3-Glycolyse et Gluconéogenèse. [PDF] Tiré de: chem.uwec.edu
6. Gluconéogenèse [PDF] Tiré de: chemistry.creighton.edu