2.1.3.3. Glukoneogenese / Glykogen
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Lernkarten
Welche Glucose Konzentrationen gibt es im Blut Normal/Mahlzeit/Hunger?
- Die Glukosekonzentration im Blut wird streng reguliert und liegt normal (d.h. zwischen Mahlzeiten) bei 4.5 – 5.5 mM (80 – 100 mg/dL).
- Nach kohlehydratreicher Mahlzeit sind 6.5-7.2 mM (115 – 130 mg/dL) möglich.
- Im Hungerzustand kann Blutglukose auf 3.3 – 3.9 mM (60 – 70 mg/dL) abfallen.
Wie wird der Blutzuckerspiegel reguliert?
Insulin —> senkt den Blutzuckerspiegel
Glucagon —> erhöht den Blutzuckerspiegel
Katecholamine (Adrenalin/Noradrenalin) und Glucocorticoide (Cortisol) —> anstieg des Blutzuckerspiegels
In welchen Organen findet Gluconeogenes statt? Wo in der Zelle? Wann? Und was ist das Ausgangsmaterial?
Welche Organe sind besonders Glucose abhängig?
In welchen Organen? Leber, Niere
Wo in der Zelle? Mitochondrien, Zytosol und ER
Wann? Glukose-Bedarf (Hirn, Erythrozyten, Herz, Muskel)
Ausgangsmaterial? Pyruvat, glukogene Aminosäuren (Ala, Asp, Glu), Glycerin (aus Triglyceriden)
Welche Organe sind besonders Glucose abhängig? Hirn und Erythrozyten
Aus welchem Abbau kann keine Glucose generiert werden?
Merke: Aus Fettsäuren kann keine Glukose synthetisiert werden! Pyruvatdehydrogenase-Reaktion ist irreversibel —> Acetyl-CoA aus Fettsäure-Abbau kann nicht in Pyruvat umgewandelt werden!
Was ist die Gluconeogenese? Welche Irreversible Schritte werden mmit welchen Enzymen zurückgesetzt?
Gluconeogenese ist die Bildung von D-Glucoseaus organischen Nicht-Kohlenhydratvorstufen wie Pyruvat, Oxalacetatund Dihydroxyacetonphosphat(das zweite Triosephosphat neben Glycerinaldehyd-3-phosphat). Der Stoffwechselweg ist universell bei allen Lebewesen anzutreffen. Alle Edukte stammen aus der Glykolyse.
Pyruvat —> Oxalacetat (Pyruvatcarboxylase)
Oxalacetat —> Phosphoenolpyruvat (PEP-CK)
Fructoses-1,6-Biphosphat —> Fructose-6-phosphat (Fructose-1,6-biphosphatase)
Glucose-6-phosphat —> Glucose (Glucose-6-phosphatase)
Welche Bedeutung hat der Malat-,Aspartat- und Citrat-shuttle zwischen Mitochondrien und Zytosol?
Es sind Transportmechansismen um Citrat oder auch Malat und Aspartat zu transportieren. Da die Glukoneogenese aus Pyruvat im Mitochondrion startet und die Fortsetzung aber im Zytosol stattfindet, muss das Zwischenprodukt Oxalacetat die Mitochondrien verlassen. Da aber Oxalacetat die Mitochondrienmembran nicht passieren kann, muss es einen Weg geben es ins Zytosol gelangen zu lassen. Dies geschieht dann meist über die konvertierung in Citrat, Aspartat oder Malat welche dann über einen Shuttle-Mechanismus über die Mitochondrienmembran gebracht werden können.
Welche Reaktionen der Gluconeogenese finden wo statt in der Zelle?
Gluconeogeneseschritte Skript Seite
Welche sind die 4 wichtigen Umgehungsenzyme? Und welchen wichtiger Cofaktor braucht es noch?
Die 4 “Umgehungsenzyme”:
1. Pyruvat-carboxylase (in Mitochondrien) —>Essentieller Co-Faktor: Biotin (Vitamin H) für Carboxylierung!
2. PEP-CK (Cytosol)
3. F1,6-bisphosphatase (Cytosol)
4. Glc-6-phosphatase (im ER; nur in Leber und (weniger) in Nierenrinde, nicht in Fettgewebe und Skelettmuskel)
Was sind der Milchsäurezyklus (Cori-zyklus) und Alanin-Gluckose-Zyklus und wie fliessen diese in die Gluconeogenese ein?
Cori-Zyklus: “Recycling” von Lactat aus anärober Glykolyse im Skelettmuskel —> Wiederaufbau von Glukose durch Glukoneogenese in der Leber —> Glukosefreisetzung zur Wiederverwertung im Muskel. Alanin-Glukose-Zyklus: Alanin (entsteht durch Transaminierung von Pyruvat im stark arbeitenden Muskel) wird in der Leber zurück zu Pyruvat metabolisiert und für Glukoneogenese eingesetzt. Die freigesetzte Glukose steht wiederum dem Muskel (und/oder anderen Geweben) zur Verfügung.
Wie reguliert Insulin und Glukagon die Glykolyse?
PFK-2 werden auch als Schlüsselenzymeoder Schrittmacherenzyme der Glykolysebezeichnet. Durch ihre Verschaltung und Abhängigkeit von Glucagonund Insulinist sichergestellt, dass die beiden gegenteiligen Stoffwechselwege der Glykolyse und der Gluconeogenese(innerhalb eines Gewebetypes) nicht zum selben Zeitpunkt ablaufen können. Bei dephosphorylierung der PKF-2 (induziert durch Gukagon) wird Fructose-1,6-biphosphat zurück zu Fructose-6-phosphat umgewandelt. Durch Insulin wird dieser Phosphorylierungsschritt verhindert wodurch Fructose-6-phosphat weiterhin in Fructose-1,6-phosphat umgewandelt wird.
Wo? Wozu? Was? Glykogen
Wo? Muskel, Leber, Hirn (wenig)
Wozu? Muskel (und andere Gewebe ausser Leber): Eigenbedarf Leber: Glukose-Bereitstellung bei Bedarf in der Peripherie Was? Langkettiges und verzweigtes Polymer aus Glukose. α1,4 und α1,6 Verknüpfungen. Bildet hochmolekulare GlykogenGranulen (~ 104 kDa, bis zu 55’000 Glukose-Moleküle).
