中心的なコンセプト
この記事では糖新生とは何かを定義できます。 、その組織固有の役割 (肝臓と骨格筋など) を説明し、関与するいくつかの主要な酵素の概要を説明し、解糖と比較します。
他の記事で取り上げられているトピック
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ホメオスタシス
生物は、その起源となる生命の領域にかかわらず、恒常性としても知られる一定の内部バランスを維持する必要があるという共通点を持っています。人間などの哺乳類も例外ではありません。
ホメオスタシスの例には、グルコースの利用可能性の環境が含まれます。例えば、人間の成人は、肝臓でグルコースのポリマーであるグリコーゲンを分解することにより、血糖値を 70 mg/dL から 99 mg/dL に維持しなければなりません。さらに、骨格筋は人体を動かすために ATP 合成を行うために十分なグリコーゲンを持っている必要があります。しかし、これらのブドウ糖貯蔵が枯渇すると何が起こるのでしょうか?そう、答えは糖新生にあります。
これは、対応する接頭辞、接尾辞、およびルートに細分される場合があります。
- gluco- =グルコース
- -neo- =新しい
- -genesis =形成
したがって、前駆体分子からのグルコース分子の合成を指します。容易に入手できる前駆体分子の 1 つはピルビン酸です。ただし、乳酸、グリセロール、いくつかの糖原性アミノ酸など、他にも存在することに注意してください。
ピルビン酸前駆体による糖新生の簡略図。 どこ?
それはミトコンドリア基質で始まり、真核細胞、主に肝臓と骨格筋のサイトゾルで終わります。
糖新生に関与する 2 つの主要な臓器、肝臓と骨格筋。 いつ?
これは主に、恒常性の乱れに反応して肝臓と骨格筋で発生します。血糖値が恒常性レベルを下回ると、肝臓はそれを補うために糖新生の速度を高めます。ただし、血糖値が恒常性レベルを超えて上昇すると、肝臓は糖新生の速度を低下させ、体に糖新生を保存する時間を与えます。
激しい活動中に骨格筋内のブドウ糖貯蔵量が減少すると、骨格筋は糖新生の速度を高めてエネルギーを生成します。しかし、ブドウ糖の貯蔵量が十分にある場合、すでに量が多いものに資源を浪費する必要がないため、糖新生の速度は低下します。
どうやって?
それはピルビン酸から始まります。ただし、ミトコンドリアが存在する場所の構造を参照することが重要です。ミトコンドリアの外膜は比較的多孔質ですが、内膜は比較的不透過性であるため、サイトゾルへのピルビン酸の輸送に問題が生じます。
したがって、糖新生の酵素の 1 つは、最初の基質であるピルビン酸をオキサロ酢酸に変換します。オキサロ酢酸はリンゴ酸デヒドロゲナーゼを介してリンゴ酸に変換され、リンゴ酸特異的トランスポーターを介して離れることができます。細胞質ゾルに入ると、オキサロ酢酸に変換されて糖新生経路を進む可能性があります。
ミトコンドリアマトリックスに由来する糖新生。ピルビン酸はオキサロ酢酸に変換され、リンゴ酸に変換して輸出することができます。 ここから、変換を実行するにはさらに 3 つの酵素が必要になります。このプロセスは解糖系とは逆です。解糖は異化（分解）プロセスですが、糖新生は同化（構築）プロセスです。このプロセスには、解糖系の 3 つの不可逆酵素を補うために 3 つの追加の酵素が必要です。
- ヘキソキナーゼはグルコース-6-ホスファターゼに置き換えられます
- PFK-1 はフルクトース-1,6-ビスホスファターゼ (FBPase-1) に置き換えられます
- ピルビン酸キナーゼが PEP カルボキシキナーゼに置き換えられる
サイトゾルで起こる糖新生の 3 つの最も特徴的なステップとその基質および酵素。 糖新生とは何ですか?練習問題
問題 1
肝臓と骨格筋における糖新生の組織特異的な機能を比較対照します。
問題 2
ミトコンドリアのマトリックスで生成されたピルビン酸が、ミトコンドリア内膜を通って単純に輸送できない理由を説明してください。
問題 3
GLUT 4として知られる特殊なグルコーストランスポーターは、インスリンの存在下で骨格筋の細胞膜に選択的に移行し、グルコースの取り込みを促進します。突然変異により、実行可能な GLUT 4 トランスポーターの転写と翻訳が妨げられた場合、骨格筋における糖新生の速度は増加するのでしょうか、減少するのでしょうか、それとも同じままなのでしょうか?
糖新生とは何ですか?問題の解決策を練習する
問題 1
肝臓での糖新生は血糖値の調節に役立ちますが、骨格筋での糖新生は ATP の形でエネルギーを生成するのに役立ちます。
問題 2
ミトコンドリア内膜には、ピルビン酸をマトリックスの外に輸送するための特異的なトランスポータータンパク質がありません。そうなった場合、解糖が複雑になる可能性があります。したがって、最初にオキサロ酢酸に変換する必要があり、これはリンゴ酸に変換され、リンゴ酸特異的トランスポーターを介して輸出され、糖新生が継続されます。
問題 3
糖新生が増加するでしょう。
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