ग्लूकोनोजेनेसिस: चरणों (प्रतिक्रियाएं) और विनियमन - रसायन विज्ञान - 2025

ग्लुकोनियोजेनेसिस एक चयापचय की प्रक्रिया है कि लगभग सभी जीवित चीजों, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों के विभिन्न प्रकार सहित में होता है। इसमें ऐसे यौगिकों से ग्लूकोज का संश्लेषण या गठन होता है जिसमें कार्बन होता है जो कार्बोहाइड्रेट नहीं होते हैं, जैसे कि अमीनो एसिड, ग्लूकोजन, ग्लिसरॉल और लैक्टेट।

यह कार्बोहाइड्रेट चयापचय के रास्ते में से एक है जो कि उपचय है। यह मनुष्यों और जानवरों के गुर्दे के प्रांतस्था में, यकृत में मुख्य रूप से मौजूद ग्लूकोज अणुओं का संश्लेषण या निर्माण करता है।

ग्लूकोोजेनेसिस का चयापचय पथ। नीले रंग में नाम मार्ग के सबस्ट्रेट्स को इंगित करते हैं, लाल रंग के तीर इस मार्ग की अनूठी प्रतिक्रियाओं में, टूटे हुए तीर ग्लाइकोलाइसिस की प्रतिक्रिया दर्शाते हैं, जो इस मार्ग के खिलाफ जाते हैं, बोल्ड तीर मार्ग की दिशा का संकेत देते हैं। बायोबुलेटम द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

यह उपचय प्रक्रिया ग्लूकोज के catabolic पथ के रिवर्स दिशा का पालन करके होती है, ग्लाइकोलाइसिस के अपरिवर्तनीय बिंदुओं पर विभिन्न विशिष्ट एंजाइम होते हैं।

हाइपोग्लाइसीमिया में रक्त और ऊतकों में ग्लूकोज का स्तर बढ़ाने के लिए ग्लूकोनोजेनेसिस महत्वपूर्ण है। यह लंबे समय तक उपवास या अन्य प्रतिकूल परिस्थितियों में कार्बोहाइड्रेट एकाग्रता में कमी को भी कम करता है।

विशेषताएँ

यह एक एनाबॉलिक प्रक्रिया है

ग्लूकोजोजेनेसिस कार्बोहाइड्रेट चयापचय की उपचय प्रक्रियाओं में से एक है। अपने तंत्र के माध्यम से, ग्लूकोज को संश्लेषित किया जाता है जो छोटे अणुओं से बना होता है।

ग्लूकोज एक प्रोटीन प्रकृति के सरल बायोमॉलेक्यूल से उत्पन्न हो सकता है, जैसे कि ग्लूकोजेनिक अमीनो एसिड और ग्लिसरॉल, बाद वाला वसा ऊतक में ट्राइग्लिसराइड्स के लिपोलिसिस से आता है।

लैक्टेट एक सब्सट्रेट और कुछ हद तक विषम श्रृंखला फैटी एसिड के रूप में भी काम करता है।

ग्लूकोज की आपूर्ति प्रदान करें

जीवित प्राणियों के लिए और विशेष रूप से मानव शरीर के लिए ग्लूकोनोजेनेसिस का बहुत महत्व है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह विशेष मामलों में आपूर्ति करने के लिए कार्य करता है ग्लूकोज की बड़ी मांग जिसे मस्तिष्क की आवश्यकता होती है (प्रति दिन लगभग 120 ग्राम)।

ग्लूकोज की मांग शरीर के किन अंगों से होती है? तंत्रिका तंत्र, किडनी मज्जा, अन्य ऊतकों और कोशिकाओं में, जैसे कि लाल रक्त कोशिकाएं, जो ग्लूकोज का उपयोग ऊर्जा और कार्बन के एकमात्र या मुख्य स्रोत के रूप में करती हैं।

जिगर और मांसपेशियों में संग्रहीत ग्लाइकोजन जैसे ग्लाइकोजन के भंडार मुश्किल से एक दिन के लिए होते हैं। यह आहार या गहन अभ्यास पर विचार किए बिना। इस कारण से, ग्लूकोनोजेनेसिस के माध्यम से, शरीर को अन्य गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों या सब्सट्रेट से बने ग्लूकोज के साथ आपूर्ति की जाती है।

इसके अलावा, यह मार्ग ग्लूकोज होमियोस्टेसिस में शामिल है। इस तरह से गठित ग्लूकोज, ऊर्जा का एक स्रोत होने के अलावा, अन्य उपचय प्रतिक्रियाओं के लिए सब्सट्रेट है।

इसका एक उदाहरण बायोमोलेक्यूलस बायोसिंथेसिस का मामला है। इनमें ग्लाइकोकोनजुगेट्स, ग्लाइकोलिपिड्स, ग्लाइकोप्रोटीन और अमीनो शर्करा और अन्य हेटरोपॉलीसेकेराइड शामिल हैं।

ग्लूकोनोजेनेसिस के चरण (प्रतिक्रियाएं)

एंजेलहेयरेज़ द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

सिंथेटिक मार्ग

ग्लूकोनेोजेनेसिस कोशिकाओं के साइटोसोल या साइटोप्लाज्म में होता है, मुख्यतः यकृत का और कुछ हद तक वृक्क प्रांतस्था की कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में।

इसका सिंथेटिक मार्ग ग्लाइकोलाइसिस (ग्लूकोज कैटोबोलिक मार्ग) की प्रतिक्रियाओं का एक बड़ा हिस्सा है, लेकिन विपरीत दिशा में है।

हालांकि, यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि ग्लाइकोलिसिस की 3 प्रतिक्रियाएं जो थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय हैं, ग्लूकोनेोजेनेसिस में विशिष्ट एंजाइम द्वारा ग्लाइकोलिसिस में शामिल लोगों से अलग-अलग उत्प्रेरित होंगी, जो विपरीत दिशा में होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए संभव बनाता है।

वे विशेष रूप से उन ग्लाइकोलाइटिक प्रतिक्रियाएं हैं जो एंजाइम हेक्सोकाइनेज या ग्लूकोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज और पाइरूवेट किनसे द्वारा उत्प्रेरित हैं।

विशिष्ट एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित ग्लूकोनियोजेनेसिस के महत्वपूर्ण चरणों की समीक्षा करते हुए, फॉस्फोनेओलीफ्रुवेट के लिए पाइरूवेट के रूपांतरण के लिए प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है।

पहले माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में पाइरूवेट से ऑक्सालोसेटेट के रूपांतरण के साथ होता है, जो पायरुवेट कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होता है।

बदले में, भाग लेने के लिए ऑक्सालोसेटेट के लिए, इसे माइटोकॉन्ड्रियल मैलेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा मैलेट में परिवर्तित किया जाना चाहिए। इस एंजाइम को माइटोकॉन्ड्रिया के माध्यम से साइटोसोल में ले जाया जाता है, जहां यह सेल साइटोप्लाज्म में पाए जाने वाले मैलेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा ऑक्सालोसेटेट में बदल जाता है।

एंजाइम की कार्रवाई फॉस्फोनिओलफ्रूवेट कार्बोक्जिनेस

एंजाइम फॉस्फीनोलेफ्रुवेट कार्बोक्जिनेस (PEPCK) की क्रिया के माध्यम से, ऑक्सालोसेटेट को फॉस्फेनोलेफ्रुवेट में बदल दिया जाता है। संबंधित प्रतिक्रियाओं को नीचे संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:

ये सभी घटनाएं पाइरूवेट किनेज के हस्तक्षेप के बिना पाइरोवेट का फॉस्फेनोलेफ्रुवेट में परिवर्तन संभव बनाती हैं, जो ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के लिए विशिष्ट है।

हालांकि, फॉस्फोनोलिफ्रुवेट ग्लाइकोलाइटिक एंजाइमों की कार्रवाई से फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट में बदल जाता है जो इन प्रतिक्रियाओं को उल्टा उत्प्रेरित करता है।

एंजाइम फ्रुक्टोज-1,6-बिसफ़ॉस्फ़ेटेज़ की कार्रवाई

अगली प्रतिक्रिया जो ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज की कार्रवाई की आपूर्ति करती है, वह है जो फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट को फ्रुक्टोज -6-फॉस्फेट में बदल देती है। एंजाइम फ्रुक्टोज-1,6-बिसफ़ॉस्फ़ेटेज़ ग्लूकोनोजेनिक मार्ग में इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, जो हाइड्रोलाइटिक है और नीचे संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:

यह ग्लूकोनेोजेनेसिस के नियमन के बिंदुओं में से एक है, क्योंकि इस एंजाइम को अपनी गतिविधि के लिए Mg ^{2+ की} आवश्यकता होती है । फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट एक आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रिया से गुजरता है जो फॉस्फोग्लाइकोसोमेरेसे एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है जो इसे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में बदल देता है।

एंजाइम ग्लूकोज-6-फॉस्फेट की कार्रवाई

अंत में, इन प्रतिक्रियाओं में से तीसरा ग्लूकोज में ग्लूकोज -6-फॉस्फेट का रूपांतरण है।

यह ग्लूकोज-6-फॉस्फेट की कार्रवाई के माध्यम से आगे बढ़ता है जो एक हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है और जो ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में हेक्सोकिनेस या ग्लूकोकाइनेज की अपरिवर्तनीय कार्रवाई की जगह लेता है।

यह ग्लूकोज -6-फॉस्फेट एंजाइम लिवर कोशिकाओं के एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से बंधा होता है। इसके उत्प्रेरक कार्य को पूरा करने के लिए cofactor Mg ^{2+ की} भी आवश्यकता होती है।

इसका स्थान अन्य अंगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए ग्लूकोज सिंथेसाइज़र के रूप में यकृत के कार्य की गारंटी देता है।

ग्लूकोनोजेनिक अग्रदूत

जब शरीर में पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं होती है, जैसा कि लंबे समय तक व्यायाम के मामले में मांसपेशियों और एरिथ्रोसाइट्स में हो सकता है, ग्लूकोज किण्वन होता है; अर्थात्, ग्लूकोज पूरी तरह से अवायवीय परिस्थितियों में ऑक्सीकरण नहीं किया जाता है और इसलिए लैक्टेट का उत्पादन होता है।

यह वही उत्पाद रक्त में पारित हो सकता है और वहां से यकृत तक पहुंचता है। वहां यह ग्लूकोनोजेनिक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करेगा, क्योंकि कोरी चक्र में प्रवेश करने पर लैक्टेट को पाइरूवेट में बदल दिया जाएगा। यह परिवर्तन एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज की कार्रवाई के कारण है।

लैक्टेट

लैक्टेट मानव शरीर में एक महत्वपूर्ण ग्लुकोनोजेनिक सब्सट्रेट है, और एक बार ग्लाइकोजन स्टोर समाप्त हो जाने के बाद, ग्लूकोज के लिए लैक्टेट का रूपांतरण मांसपेशियों और यकृत में ग्लाइकोजन स्टोर को फिर से भरने में मदद करता है।

पाइरूवेट

दूसरी ओर, प्रतिक्रियाओं के माध्यम से जो तथाकथित ग्लूकोज-अलैनिन चक्र बनाते हैं, पाइरूवेट संक्रमण होता है।

यह अतिरिक्त यकृत ऊतकों में पाया जाता है, पाइरूवेट को ऐलेनिन में परिवर्तित करता है, जो महत्वपूर्ण ग्लुकोनोजेनिक सब्सट्रेट का एक और गठन करता है।

लंबे समय तक उपवास या अन्य चयापचय गड़बड़ी की चरम स्थितियों में, प्रोटीन अपचय एक अंतिम उपाय के रूप में ग्लूकोनोजेनिक अमीनो एसिड का एक स्रोत होगा। ये क्रेब्स चक्र के मध्यवर्ती रूप बनाएंगे और ऑक्सालोसेटेट उत्पन्न करेंगे।

ग्लिसरॉल और अन्य

ग्लिसरॉल लिपिड चयापचय से उत्पन्न एकमात्र महत्वपूर्ण ग्लुकोनोजेनिक सब्सट्रेट है।

इसे ट्राईसिलिग्लिसराइड्स के हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी किया जाता है, जो वसा ऊतक में जमा होता है। ये लगातार फॉस्फोराइलेशन और डिहाइड्रोजनेशन प्रतिक्रियाओं से डाइहाइड्रॉक्सीसिटोन फॉस्फेट में बदल जाते हैं, जो ग्लूकोज बनाने के लिए ग्लूकोनोजेनिक मार्ग का अनुसरण करते हैं।

दूसरी ओर, कुछ विषम-श्रृंखला फैटी एसिड ग्लूकोनोजेनिक हैं।

ग्लूकोनोजेनेसिस का विनियमन

कम कार्बोहाइड्रेट सामग्री वाले खाद्य पदार्थों के सेवन से ग्लूकोनोजेनेसिस के पहले नियंत्रण में से एक होता है, जो रक्त में ग्लूकोज के सामान्य स्तर को बढ़ावा देता है।

इसके विपरीत, यदि कार्बोहाइड्रेट का सेवन कम है, तो शरीर की ग्लूकोज आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ग्लूकोनोजेनेसिस मार्ग महत्वपूर्ण होगा।

ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस के बीच पारस्परिक विनियमन में शामिल अन्य कारक हैं: एटीपी स्तर। जब वे उच्च होते हैं, तो ग्लाइकोलाइसिस को रोक दिया जाता है, जबकि ग्लूकोनोजेनेसिस सक्रिय होता है।

विपरीत एएमपी स्तरों के साथ होता है: यदि वे उच्च होते हैं, तो ग्लाइकोलाइसिस सक्रिय होता है, लेकिन ग्लूकोनोजेनेसिस बाधित होता है।

ग्लूकोनेोजेनेसिस में विशिष्ट एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं में कुछ निश्चित चौकियां हैं। कौन कौन से? एमजी ²⁺ जैसे एंजाइमेटिक सब्सट्रेट्स और कॉफ़ेक्टर्स की एकाग्रता, और फॉस्फोफ्रोकसिनसेज़ जैसे कार्यकर्ताओं का अस्तित्व।

फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज एएमपी द्वारा सक्रिय होता है और अग्नाशयी हार्मोन इंसुलिन, ग्लूकागन और यहां तक ​​कि कुछ ग्लूकोकार्टोइकोड्स के प्रभाव से होता है।

संदर्भ

1. मैथ्यूज, होल्डे और अहर्न। (2002)। बायोकेमिस्ट्री (तीसरा संस्करण)। मैड्रिड: PEARSON
2. विकिबुक्स। (2018)। जैव रसायन / ग्लूकोनेोजेनेसिस और ग्लाइकोजेनेसिस के सिद्धांत। से लिया गया: en.wikibooks.org
3. शशिकांत रे। (दिसंबर 2017)। ग्लूकोनोजेनेसिस विनियमन, माप और विकार। से लिया गया: researchgate.net
4. ग्लुकोनियोजेनेसिस। । से लिया गया: imed.stanford.edu
5. 3-ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस लेक्चर। । से लिया गया: chem.uwec.edu
6. ग्लुकोनियोजेनेसिस। । से लिया गया: chemistry.creighton.edu