Egzokinaza i glukokinaza to dwa enzymy, które interweniują w pierwszym etapie glikolizy.
Heksokinaza jest w stanie przekształcić glukozę w glukozo-6-fosforan w komórkach: umożliwia to przenikanie glukozy do wnętrza komórek, dopóki glikemia nie powróci do prawidłowych wartości; gdyby fosforylacja glukozy nie zachodziła w komórkach, jej wnikanie do komórek ustałoby, gdy tylko wewnątrzkomórkowe stężenie glukozy zrówna się z zewnątrzkomórkowym.
Heksokinaza jest obecna we wszystkich komórkach organizmu i we wszystkich komórkach fosforyluje glukozę w celu zmniejszenia jej stężenia wewnątrzkomórkowego, dzięki czemu, gradientem, glukoza może dalej wnikać do komórek: dzięki temu procesowi glikemia jest regulowana we krwi po jedzeniu.
Jeśli w wyniku glikolizy wytwarza się więcej ATP niż zużywa się, wówczas szlak glikolityczny może zostać spowolniony; jedną ze strategii, aby to zrobić, jest spowolnienie działania heksokinazy. Heksokinaza podlega hamowaniu przez produkt; ta enzyna, oprócz miejsca katalitycznego, w którym wiąże się substrat, ma wiele innych miejsc zdolnych do rozpoznania modulatora: jeśli glukozo-6-fosforan ma tendencję do gromadzenia się, wówczas produkt ten może hamować allosteryczność heksokinazy. Glukozo-6-fosforan, realizując działanie niekonkurencyjnego inhibitora na enzym, jest zużywany (pod wpływem działania enzymu drugiego etapu), więc zgodnie z prawem działania mas równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia produktu i proces zostanie wznowiony.
Glukozo-6-fosforan jest wytwarzany wewnątrz komórek w dużym stężeniu, co powoduje silne zahamowanie działania heksokinazy (która w związku z tym nie jest już w stanie rozkładać glukozy): aby zapewnić, że glukoza jest jednak fosforylowana, enzym glukokinaza interweniuje.
W komórkach wątroby (i częściowo w nerkach) poprzez odpowiedni sygnał podawany przez insulinę indukowana jest ekspresja genu kodującego glukokinazę. Jeśli poziom cukru we krwi wzrasta, wytwarzana jest insulina, hormon wytwarzany przez komórki beta trzustki; wraz z produkcją insuliny wysyłany jest komunikat do komórek docelowych, którymi w tym przypadku są hepatocyty (komórki wątroby) i adipocyty (komórki). tkanki tłuszczowej) Na tych komórkach znajduje się specjalne białko zwane receptorem, które rozpoznaje insulinę i wiąże ją, tworząc kompleks insulina-receptor; wszystko to przekłada się na serię sygnałów, które prowadzą do jednej lub więcej strategii (szlaków metabolicznych) w celu zmniejszenia stężenia glukozy wewnątrzkomórkowej: w szczególności kompleks enzym-substrat indukuje ekspresję genu kodującego glukokinazę.
Glukokinaza jest enzymem zdolnym, podobnie jak heksokinaza, do przenoszenia fosforylu z ATP do glukozy, ale ma inną strukturę niż heksokinaza: nie posiada ujemnego miejsca modulującego produktu, dlatego fosforylacja glukozy zachodzi w hepatocytach nawet poza zapotrzebowaniem energetycznym, dopóki poziom cukru we krwi nie osiągnie normalnego poziomu.
L „heksokinaza jest wszechobecnym enzymem, który jest obecny we wszystkich komórkach; z drugiej strony glukokinaza jest typowa dla komórek wątroby (c” występuje tylko w wątrobie). Glukokinaza ma przejściową obecność, w rzeczywistości stwierdza się ją po jedzeniu, kiedy poziom glukozy we krwi może wzrosnąć od 5 mM do 12-14 mM.
Glukokinaza jest enzymem indukowalnym, to znaczy, jest obecna w komórce wtedy, gdy jej potrzebuje i nie występuje, gdy jej działanie nie jest konieczne (jest enzymem kruchym), natomiast heksokinaza jest enzymem obecnym we wszystkich komórkach w stężeniu prawie stały (enzym konstytutywny) i jest bardzo odporny.
Zatem glukokinaza umożliwia szybsze obniżenie wewnątrzkomórkowego stężenia glukozy, a w konsekwencji stężenie glukozy we krwi zmniejsza się, ponieważ gradientem wnika do komórek.
Glukokinaza jest wrażliwa na enzymy proteolityczne, które po pewnym czasie ją degradują, każda cząsteczka zdegradowanej glukokinazy musi być zastąpiona inną cząsteczką tak długo, jak występuje sygnał insuliny, przy obniżonym stężeniu insuliny pozostaje produkcja glukokinazy i tylko heksokinaza.
W hepatocytach oprócz glikolizy musi zachodzić również szybkie wychwytywanie glukozy we krwi w celu zatrzymania jej jako rezerwy i wykorzystania w razie potrzeby: glukozo-6-fosforan jest akumulowany w hepatocytach i po odpowiednich przemianach, staje się kwestią rezerwy (glikogenu). Glikogen to polisacharyd stanowiący rezerwę energetyczną organizmu, gromadzi się w komórkach (zwłaszcza w wątrobie i mięśniach) w postaci granulek, jeśli z dietą nie przyjmiemy wystarczającej ilości węglowodanów to zapasy glikogenu ulegają degradacji
KONTYNUACJA: Druga część glikolizy”
