جليكونيوجينيسس Gluconeogenesis

1

جليكونيوجينيسس

Gluconeogenesis يوسف الشريكدكتور

حامض -مركبات غير كربوهيدراتية مثل :المسار الذي يتم فيه تحضير سكر الجلوكوز من هي

حامض الستريك ومن األحماض األمينية. لدورة الالكتيك والجليسيرول ومن المكونات الوسطية

ويعتبر سكر الجلوكوز مصدر الطاقة األساسي للمخ ونظام العصبي في الجسم وللخصيات .1

وللكرات الدم الحمراء

جرام من سكر الجلوكوز متواجدة في سوائل 21جم ، منهم 161متطلباته اليومية للجسم .2

الجسم.

يسسجليكونيوجينالرياضية يستبل الجلوكوز بعمليات التمريناتخالل الجوع أو الصوم أو .3

المكان األساسي لجليكونيوجينيسس هو الكبد وبعدها الكلى. .4

في الدم وإمداد المخ وعليه تساعد كل من الكبد والكلى على حفاظ على مستويات الجلوكوز .5

به والقيام العضالت بوظائفها المطلوبة

دخول المواد األولية غير الكربوهيدراتية نقاط

Entry of Noncarbohydrate Precursors

المسار األول

مصادرها األولية غير الكربوهيدرات هي تحويل البيروفيت إلى ، النقطة األولى لدخول المواد

جلوكوز

2

لمسار تحليل رجعية غير منهم 3في جليكونيوجينيسس عكسية و 11تفاعالت من 7هناك

الجلوكوز )جاليكوليسيسس( وال يمكن األستعانة بهم في مسارات الجليكونيوجينيسس

المسار الثاني والثالث

-المسار الثالث :

والجيكوجين فوسفيت – 6 -ركتوز ف من وإلى تحويل إلى

3

-المسار الثاني:

فوسفيت - 6 -فوسفيت إلى فركتوز - 1, 6 –تحويل فركتوز

4

5

تحويل البيروفيت إلى فوسفوإينولبيروفيت -:المسار األول

First Bypass Reaction: Conversion of Pyruvate to Phosphoenolpyruvate

ألنزيمات المتواجدة في الميتاكوندريا ل يحتاج تحويل البيروفيت إلى فوسفوإينولفوسفيت

والسيتوسول

السيتوسول إلى ميتاكوندريا خالل الناقل ميتاكوندريا بيروفيت ينقل البيروفيت من -الخطوة األولى:

أو من البيروفيت المتواجد في الميتاكوندريا الذي صنع من حامض األميني الألنين بعد نزع مجموعة

األمين منه.

يتحول البيروفيت إلى أوكساليك أسيتيت بواسطة البيوتين في وجود إنزيم بيروفيت -الخطوة الثانية:

-كالتالي: pyruvate carboxylaseوكسيليز كرب

6

تنظيمية بينما يعتبر أسيتيل كو pyruvate carboxylase كربوكسيليز بيروفيت وظيفة إنزيم

positive effectorالفاعل اإليجابي (A)إنزيم

يختزل أوكسالو أسيتيت إلى ماليت بواسطة أنزيم ميتاكوندريا ماليت دي -الخطوة الثالثة:

(mitochondrial NADHهيدروجينيز على حساب )

لى إ يقوم ناقل ماليت ألفا كيتوجلوتريت بنقل ماليت المتواجد في الميتاكوندريا -الخطوة الرابعة:

سيتوسيل

7

تعاد أكسدة ماليت في السيتوسول إلى أوكسالو أستيت بواسطة سيتوسوليك -الخطوة الخامسة:

سيتوسولية ( NADHماليت دي هيدروجينيز مع إنتاج)

يقوم أنزيم فوسفو إينول بيروفيت كينيز بتحويل أوكسالو أستيت إلى فوسفو -الخطوة السادسة:

إينول بيروفيت

-ملخص التفاعالت التي تحدث في هذه الخطوة كالتالي:

GTPو ATPوعليه يحتاج انتاج جزء واحد من فوسفو إينول بيروفيت كمية كل من

في المسار األولأهم النقاط

في السيتوسول وينتج (LDH)تحويل الكتيت إلى بيروفيت بواسطة الكتيت دي هيدروجينيز

NADH) يحتاج إلى التي تعتبر مهمة إلستمرار عمليات الجلوكونيوجينيسس NADHعن ذلك

فوسفيت دي هيدروجينيز(، وعليه لم يعد ضروريا تصدير ماليت -3 –عند خطوة جليسر ألدهيد

(NADHمن الميتاكوندريا كمصدر لـ )

ومن أهم الخطوات في المسار التالية

(.(Pyruvate transporterينقل بيروفيت إلى ميتكوندريا بحامل أو بناقل بيروفيت .1

بفعل اإلنزيم بيروفيت يتم في الميتاكوندريا تحويل بيروفيت إلى أكسالوأسيتيت .2

كربوكسيليز.

يتم تحويل أوكسالو أسيتين خارج الميتاكوندريا إلى فوسفو إينول بيروفيت بفعل اإلنزيم .3

فوسفو إينول بيروفيت كربوكسي كينيز.

8

يرحل فوسفو إينول بيروفيت إلى خارج الميتاكوندريا مع إستمرار التفاعالت .4

جلوكونيوجينيسس

-المسار الثاني :

6( إلى فركتوز (Fructose 1،6 bisphosphateبيس فوسفيت 6 ،1تحويل فركتوز

فوسفيت.

فوسفيت بفعل 6والذي يتم فيها فسفرة سكر فركتوز ،التفاعل الثاني في التفاعالت الجاليكولية

وهذا التفاعل غير رجعي.، ( phosphate fructo kinase) 1اإلنزيم فوسفو فركتو كينيس

بيس فوسفيت بواسطة إنزيم 1،6فوسفيت في جليكوجينيسس من فركتوز 6وإلنتاج فركتوز

فوسفيتيز وهذا التفاعل غير رجعي أيضا. 1،6مختلف وهو فركتوز

-تفاعالت المسار الثالث :

فوسفيت إلى جلوكوز 6تحويل جلوكوز

Third Bypass Reaction: Glucose 6-phosphate to Glucose

غير رجعي في الجاليكوجينيسس ، hexokinaseفاعل الذي يتم بواسطة هيكسوكينيز الت

فوسفتيز 6حفز بواسطة إنزيم أخر وهو جلوكوز ي وعليه فإن التفاعل النهائي في الجاليكوجينيسس

فوسفيتيز في المخ وال في العضالت، ولكنه متواجد في الكبد ومن ثم فإن سكر 6ال يوجد جلوكوز

الجلوكوز ينتج في الكبد عن طريق جلوكوجينيسس في الكبد ثم ينقل إلى المخ والعضالت بواسطة

الدم

-المعادلة التالية:في وعموما التفاعل النهائي لجليكوجينيسس

9

2و ATPمن 4 جزئيات من فوسفيت عالي الطاقة ) 6واحد من الجلوكوز إلى يحتاج إلنتاج جزء

(GTPمن

جلوكوجينيسس األيضية المختلفة األخرى ل مصار

-من أهم مصادر لعمليات الجليكوجينيسس التالية:

المكونات للتفاعالت دورة كريبس الوسطية التالية .1

من أوكساليك أستيت من دورة واحدة

كربونات من أوكسالوأسيتيت التي تدخل في تركيب الجلوكوز) الحصول واحد كربون من .2

يروفيت كربوكسي كينيز.بخروج ثاني أكسيد الكربون بواسطة فوسفو إينول

أو أحد مكونات دائرة كريبس ، إلى بيروفيت إما ، جميع األحماض األمينية يمكن تحويل .3

ما عدا الليوسين ، التي تتحول إلى جلوكوز، الوسطية والتي تعتبر مواد جليكوجينك

األمين من ةفي نقل مجموع ، لهما صفة ، ويعتبر كل من الألنين والجلوتامين ، والالسين

وتتحول إلى ، تفقد هذه األحماض األمينية مجموعة األمين ، األنسجة المختلفة إلى الكبد

وألفا كيتوجلوتيرات )جللوكونيوجينيسس(. ، بيروفيت

أحماض أمينية جليكوجينية ومواقع دخولها في مسارات الجليكونيوجينيسس

(A)ساكسينيل كوإنزيم بيروفيت

أزو ليوسين الالنين

ميثايونين سيستاين

ثريونين جاليسين

فالين سيرين

تريبتوفان

فيوميريت ألفا كيتو جلوتريت

فينايل أللنين أرجينين

جلوتاميت

10

أسيتيت أوكسليك جلوتامين

إسباراجين هيستدين

إسبرتيت برولين

-من األحماض الدهنية :

ال تتحول إلى سكر جلوكوز، في ذرات الكربون ، ال تتحول األحماض الدهنية أحادية العدد

والذي ال يمكن إستخدامه كمصدر أساسي، خالل هدمها، فقط (A)ولكنها تنتج أستيل كو إنزيم

precursorكريبس كربون التي تدخل دائرة 2بأنه كل ، إلنتاج الجلوكوز، ويرجع السبب في ذلك

وعليه ،( 2COاني أكسيد الكربون )ث كربون على شكل 2فقد ، مع (A)أستيل كو إنزيم في شكل

لدعم إنتاج سكر الجلوكوز.، ومن ثم ال يتم إنتاج أوكساليك أسيتيت ، تكون المحصلة صفرا

للجليكوجينيسس المطلوبة NADH و ATPتساهم أكسدة األحماض الدهنية بإنتاج كل من

كوقود.

كما يحدثتدخل في الجليكوجينيسس التي الزوجي بعكس األحماض الدهنية ذات العدد الكربون

في التفاعل التالي:

تصنيع الجلوكوزفي Aو سكسينيل كو أنزيم Aففي هذه الحالة يدخل كل من بروبيونيل كو إنزيم

-جليسيرول :

يعتبر الجليسيرول مصدر جيد للجلوكونيوجينيسس والذي يمكن إنتاجه من تحلل الجليسيرول )من

.الدهن( ليعطي أحماض دهنية حرة مع الجليسيرول

11

س وجالكوليسس بالتبادلييحدث كل من الجلوكونيوجينيس

Gluconeogenesis and Glycolysis are Reciprocally Regulated

12

:First Coordinated Control Point األولى نقطة التحكم -أوال :

بيس فوسفيت 6,1والالنين وينشط بواسطة فراكتوز ATPيثبط بيروفيت كينيز بواسطة .1

أو كثرة المواد الوسطية سوف توقف عملية ، وعليه كمية كبيرة من الطاقة

ومن ثم يبدأ مسار جاليكوليتك الجاليكوليسيس

تتوقف ، عند أنخفاض مستوى الطاقة في الخلية -:فوسفو إينول بيروفيت كربوكسليس .2

(biosyntheticمسارالتفاعالت الحيوية )

13

ADPويثبط بواسطة Aيحفز بواسطة أسيتيل دو أنزيم -بيروفيت كربوكسيليز: .3 أنخفاض عندو Aوعليه يتم تحفز تكوين سكر الجلوكوز عند وجود كميات زائدة من أسيتيل دو أنزيم

(biosynthetic) الحيوية مسارالتفاعالت تتوقف ، الخلية في الطاقة مستوى

، وعليه عند وجود Aأسيتيل دو أنزيم بيروفيت دي هيدروجينيس بواسطة وأخيرا ، عند تثبيط

الجلوكونيوجينيسيس وتنشطيثبط تكوينه من البيروفيت ، و Aكميات زائدة من أسيتيل كو أنزيم

. بيروفيت كربوكسيليز بواسطة

Second Coordinated Control نقطة التحكم الثانية -ثانيا :

Point:

، وعليه تكون هذه مؤثرات AMPبيس فوسفوتيز و 6,1بركتوز في هذه النقطة يتم تثبيط

modulators 1له تأثير عكسي على فوسفو فركتو كينيس (PFK1 )

14

ويكون تركيزهبيس فوسفيت منخفضا، 6,2عند حاالت الجوع والصوم يكون تركيز فركتوز

.عاليا في حالة الشبع ويرجع ذلك إلى تأثير العسكي لكل من األنسولين وجلوكاجون على بعضهما

على نفس السلسلة 2و فوسفوفركتوزكينيز 2تحفيز كل من فركتوز بيس فوسفوفسفتيز

البيبتيدية

.فسفرة الحامض األميني سيرينبتحفيز األنزيمان بالتبادل والذي ينظمه و

ةعالي cAMPعندما يكون تركيز الجلوكوز في الدم منخفضا ، يكون جلوكاجون الدم عاليا وتكون

،عاليا 2منخفضا وفركتوبيس فوسفتيز 2اإلنزيمان يكون تحفز فسفوفركتوكينيز عند فسفرة

( 1بيس فوسفيت ينخفض نشاط كل من فوسفوفركتوكينيز) 6،2وينتج عن ذلك خفض فركتوز

بيس فوسفتيز 6،1وفركتوز

تنخفض تفاعالت الجاليكوليسيس وتنشط منخفضا، وعدما يكون تركيز سكر جلوكوز في الدم

.عالت الجليكوجينيسيس وعليه يتم تصنيع سكر الجلوكوز في الكبدتفا

الهرمونات المنظمة للجلوكونيوجينيسيس

-توجد ثالثة أليات لتنظيم الجلوكونيوجينيسيس التالية:

باألحماض الدهنية والجليسيرول دتنظيم عملية إمداد الكب .1

يرفع جلوكاجون األحماض الدهنية والجليسيرول في بالزما الدم بتحلل الدهون في

لألنسولين عمل عكسالعمل ياألنسجة الدهنية، وهذا

هذا العمل يزيد من أكسدة األحماض الدهنية في الكبد ومن ثم تشجيع حدوث

NADHومع إنتاج ATPالجلوكونيوجينيسيس بواسطة إنتاج الطاقة في صورة

ومن رفع تركيز مادة التفاعل للجلوكوجينيسيس الجليسيرول Aأستيل كو إنزيم و

تنظم عملية فسفرة أنزيمات الكبد .2

يحفز الجلوكاجون أدينيلليت سيكليليزadenylate cyclase إلنتاجcAMP

والفسفرة وتثبيط بيروفيت كينيز وينتج من ذلك والتي بدورها تحفز بروتين كينيز

خفض عمليات الجالكوليسيس.

15

التفاعل آلية

cAMP فيتالفوس أحادي إدينوسين سيكليك ليتنج سيكليز أدينيليت يحفز أو ينشط جليكوجين

فرةلفس كينيز بروتين على المعتمد، الفوسفيت أحادي إدينوسين سيكليك ينشط بدوره وهذا

وتنشيط الكينيز تثبط إلى الفسفرة هذه تقود. 2 فوسفتيز بيس فركتوز/ 2 فوسفوفركتوكينيز

فوسفيت بيس 6،2 فركتوز مستوى خفض إلى ان تقود والتنشيط التثبيط هذين ، الفوسفتيز

-:التالي إلى فوسفيت بيس 6,2 فركتوز مستوى خفض يقود

.الجليكوليسيس خمليات خفض ثم ومن 1فوسفوفركتوكينيز في خفض .1

عمليات من يزيد وهذا، فوسفوفتيز بيس 6،1 فركتوز نشاط زيادة .2

. ذلك عكس األنسولين يعمل الجلوكوجينيسيس

الجلوكاجون واألنسولين لهما تأثير لفترات طويلةعلى تحفز وتثبيط األنزيمات .3

وعليه يحفز الجليكوجين اإلنزيمات التالية األساسية

كربوكسيليزفوسفو إينول بيروفيت

بيس فوسفتيز 6,1جلوكوجينيك فركتوز

فوسفتيز 6جلوكوز

وأنزيمات معينة من أمينوترسفيريز

-ويتبط الجليكوجين اإلنزيمات التالية:

جلوكينيز

1جاليكوليتيك فوسفوفركتوكينيز

وإنزيمات فيروفيت كسنيز

س الجليكونيوجينيسيإرتفاع نسبة جليكوجين /أنسولين في الدم تسبب تنشيط قدرة إنزيمات

قدرة إنزيمات الجليكوليسيس. وتثبيط

ملخص للجليكونيوجينيسيس

لوكوزالج توفر عدم حال في للطاقة كمصدر الدهنية باألحماض تكتفي أن الجسم أنسجة لمعظم يمكن

على الخاليا هذه تعتمد إذ الحمراء، الدم وخاليا الدماغ خاليا القاعدة هذه عن وتشذ ،مناسبة بكميات

كيزبتر الدم في الجلوكوز توافر يتطلب وهذا ، بوظائفها لقيامها للطاقة أساسي كمصدر الجلوكوز

لكن ، الدم إلى وإطالقه جلوكوز إلى الكبد في المخزون الجاليكوجين بتحويل عادة هذا ويتحقق كافي،

إلنسانا يتناول لم فإذا ساعة، عشرة بضع من ألكثر تكفي ال، الكبد يخزنها التي الجاليكوجين كمية

16

غير ، أخرى مصادر من الجلوكوز تصنع أن الكبد خاليا على فإن، الفترة هذه خالل طعاما

.بدالك مسؤوليات من المهمة هذه وتعتبر الحمراء، الدم وخاليا الدماغ خاليا به لتزود الكربوهيدراتية

تالعضال وأن الشديدة، العضلية التمارين وهي ، أخرى حالة في الجلوكوز أيضا الكبد ويصنع

فاعالتت تسير أن ذلك عن وينتج ، الحالة هذه في اليها الوارد األكسجين في نسبي نقص من تعاني

إلى لدما في الالكتات وتنتقل ، الالكتات بتكون ينتهي الذي، الالهوائي المسار في الجلوكوز تحلل

.ثانية الدم إلى ويطلقه ، الجلوكوز منها ليصنع الكبد

من لةسلس في الشديدة العضلية والتمارين الصيام الحالتين كلتا في الجلوكوز إنتاج يتم كما

تفاعالت وتبدأ ، الكربوهيدرات عدا ، أخرى مصادر من الجلوكوز استحداث بمسار تعرف التفاعالت

كوزالجلو تحلل مسار عكس هو هذا أن ظاهريا يبدو وقد ، بالجلوكوز وتنتهي بالبيروفات المسار هذا

ممعظ في اشتركا وإن، مختلفان المسارين لكن ، بالبيروفات وينتهي، بالجلوكوز يبدأ الذي ،

:لتاليا الشكل في كما ، التفاعالت

17

توضيح وتناسق المسارين الجلوكونيوجينيسيس وجلوكوليسيس شكل ) (

18

الكربوهيدراتيةمصادر استحداث الجلوكوز غير

الدهون : يتم تحلل الجليسيرول من األنسجة الدهنية .1

تنتج في العضالت نتيجة الصيام أو المجهود العضلي الشديد ثم يذهب التي Lactateالالكتات -2

إلى الدم الذي ما يلبث عند وجود األكسجين أن يتحول إلى جلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية

ومن ثم إلى مجرى الدموي ثم إلى العضالت مباشرة أو يخزن على صورة جليكوجين لحين الحاجة

دورة كوري أو تمثيل الالكتاتالعملية إليه مرة أخرى وتسمى هذه

19

دورة كوري

من أو البيروفات إلى األمين مجموعة بنقل وتتكون Amino acids األمينية األحماض-3

دورة من أو األمينية األحماض تحلل أومن Glycolysis السكر تحلل عملية من الناتج البيروفات

األالنين

20

:للجلوكوز واستحداث التحلل عمليتي في اإلنزيمات كمية تنظيم

جلوكاجون ، الكورتيزول(الصوم : هرمون )ال الجوع أو عند .1

تحث إنزيمات استحداث الجلوكوزgluconeogenic

يثبط إنزيمات تحلل الجلوكوزglycolytic

يساعد على تصنيع الجلوكوز في الكبد

غذية :هرمون األنسولين عند الت .2

يحث إنزيمات تحلل الجلوكوزglycolytic

تثبط إنزيمات استحداث الجلوكوزgluconeogenic

استخدام الجلوكوز في الكبد.