Hexokinase er faktisk en bredere betegnelse for en klasse af enzymer, der fosforylerer sukkerstoffer med seks kulstofatomer (glukose, fruktose, galaktose osv.), mens glukokinase er en specifik type hexokinase (en isoform), der har en lavere affinitet for substrater.

Det kan til tider virke ret ubesværet at være i live, især når man føler sig sund og glad og muligvis ligger på en tropisk strand et eller andet sted. At holde sig i live kræver imidlertid en konstant udgift af energi fra kroppens celler. Fra det makroskopiske niveau, hvor du spænder dine muskler for at gå, danse, blinke og synke, til det mikroskopiske niveau, hvor du skaber neurotransmittere og replikerer genetisk materiale, er produktionen og udnyttelsen af energi en evig proces kaldet cellulær metabolisme.

Hvad er cellulær metabolisme?

Som du sikkert ved, kommer den vigtigste kilde til denne energi i form af den mad, vi spiser, og den efterfølgende nedbrydning af denne mad til brugbar energi. Denne metaboliske proces med nedbrydning af fødevaremolekyler (glukose i dette tilfælde) er en form for cellulær metabolisme, en kritisk katabolisk vej, hvorfra disse celler kan få energi (i form af ATP, adenosintrifosfat).

Aerob metabolisme (som finder sted i tilstedeværelse af ilt) består af tre faser – glykolyse, Krebscyklus og elektrontransportkæden.

Hvad er glykolyse

Det første af tre stadier i denne proces, glykolyse, producerer ikke en stor mængde ATP (kun 2), sammenlignet med elektrontransportkæden, men det fører til nøgleprodukter (2 pyruvat), som bruges til den videre produktion af ATP i den større stofskiftevej. Glykolysen foregår i cytoplasmaet, mens de resterende trin i det cellulære stofskifte foregår i mitokondrierne.

For at påbegynde omdannelsen af glukose er der, som ved mange andre kemiske reaktioner, brug for et enzym. I tilfælde af fosforylering af glukose til glukose-6-fosfat vil enten hexokinase eller glukokinase, afhængigt af en række variabler, katalysere reaktionen.

(Foto: YassineMrabet/Wikimedia Commons)

Hexokinase vs. Glucokinase

Mens overskriften på dette underafsnit kan antyde, at disse to arbejder i modsætning til hinanden, er de i virkeligheden meget ens og udfører grundlæggende den samme funktion. Hexokinase er faktisk en bredere betegnelse for en klasse af enzymer, der fosforylerer sekskarbonede sukkerstoffer (glukose, fruktose, galaktose osv.), mens glukokinase er en specifik type hexokinase (en isoform), der har en lavere affinitet for substrater og udelukkende arbejder med glukose, snarere end andre sekskarbonede sukkerstoffer.

Både disse enzymer kan udføre den samme funktion – katalysere den første reaktion i glykolysen – men de anvendes under specifikke omstændigheder.

Hexokinase

Dette enzym er aktivt, når mængden af tilgængeligt glukose er relativt stabil eller lav, og kan findes i alle væv i kroppen, hvor cellulær metabolisme finder sted, med undtagelse af lever og betaceller i bugspytkirtlen. Med andre ord er hexokinase den vigtigste katalysator for det cellulære stofskifte på organismeplan.

Hexokinases affinitet over for glukose er også ret høj; det betyder, at selv når glukoseforsyningen er lav, kan den enzymatiske reaktion finde sted, og glukose kan omdannes til glukose-6-fosfat, og der kan produceres 2 ATP-molekyler. Den maksimale reaktionshastighed (Vmax) for hexokinase er også ret lav, hvilket betyder, at den ikke er ideel til hurtig generering af energi fra glukose.

Som med enhver enzymatisk reaktion er der en kontrolmekanisme for hexokinase, en allosterisk feedback loop med reaktionens eget produkt, glukose-6-fosfat. Det betyder, at når nok af glukosen er blevet omdannet til glukose-6-fosfat, vil det samme produkt hæmme enzymet fra at engagere/reagere med yderligere substratmolekyler (glukose).

Glukokinase

Som nævnt ovenfor er glukokinase en isoform af hexokinase, og har andre betingelser for aktivering end sidstnævnte. I modsætning til hexokinase, som er til stede i alle væv, er glukokinase kun til stede i lever og beta-celler i bugspytkirtlen, og det ligner en funktionel kontrolmekanisme i kroppen.

Glukokinases affinitet over for glukose er lav, hvilket betyder, at den kun aktiveres, når der er en overflod af glukose til rådighed for en celle. Hvis der kun er en begrænset mængde glukose, som f.eks. i en fastende eller hvilende periode, kan hexokinase klare den enzymatiske belastning. Den maksimale reaktionshastighed (Vmax) for glukokinase er ret høj, hvilket resulterer i en hurtig omdannelse af glukose til brugbar energi. Glukokinase kommer i spil efter et stort måltid eller en tilstrømning af kulhydrater, hvilket hænger sammen med kontrolmekanismen for dette særlige enzym.

Hexokinase er allosterisk reguleret af et af dets produkter (glukose-6-fosfat), mens glukokinase er hormonelt styret af insulin. Glucokinase styres eller induceres faktisk hovedsageligt af insulin. Når insulinniveauet stiger i kroppen, stiger både glukokinase-transkriptionen og -aktiviteten inden for en time. Andre hormoner og veje kan påvirke glukokinase, herunder glukokortikoider og triiodothyronin, men det store udvalg af andre metaboliske veje for glukokinaseaktivitet ligger uden for rammerne af denne artikel.

På grund af insulins kritiske rolle i reguleringen af glukokinase i leveren og bugspytkirtlen kan diabetes mellitus have en alvorlig indvirkning på glukokinases effektivitet og dermed på energiproduktionen, når glukoseniveauet er højt.

Et sidste ord

Hexokinase og glukokinase er begge vigtige enzymer i glykolyseprocessen, som er et vigtigt trin i den større vej i den cellulære metabolisme. Som det er tilfældet med de fleste enzymatiske reaktioner, fungerer disse to enzymer ubevidst, og vores krop styrer deres aktivering uden noget input fra os. Hvor små og ubetydelige disse enzymer end synes at være, er deres konstante arbejde på vores vegne det første skridt til ethvert skridt, vi tager!