A hexokináz valójában egy tágabb kifejezés az enzimek azon osztályára, amely hat szénatomos cukrokat (glükóz, fruktóz, galaktóz stb.) foszforilál.), míg a glükokináz a hexokináz egy speciális típusa (izoformája), amely alacsonyabb affinitással rendelkezik a szubsztrátok iránt.
Az életben maradás időnként meglehetősen könnyednek tűnhet, különösen, ha egészségesnek, boldognak és esetleg valahol egy trópusi tengerparton üldögélünk. Az életben maradás azonban megköveteli, hogy a tested sejtjei folyamatosan energiát használjanak fel. A járáshoz, tánchoz, pislogáshoz és nyeléshez szükséges izmok megfeszítésétől a neurotranszmitterek létrehozásának és a genetikai anyag szaporításának mikroszkopikus szintjéig az energia előállítása és felhasználása egy örökös folyamat, amelyet sejtanyagcserének nevezünk.
Mi a sejtanyagcsere?
Amint azt valószínűleg Ön is tudja, az energia fő forrása az elfogyasztott táplálék, és annak későbbi lebontása használható energiává. A táplálékmolekulák (jelen esetben a glükóz) lebontásának ez az anyagcserefolyamata a sejtanyagcsere egyik formája, egy kritikus katabolikus útvonal, amelyből ezek a sejtek energiát nyerhetnek (ATP, adenozin-trifoszfát formájában).
Aerob anyagcsere (amely oxigén jelenlétében zajlik) három szakaszból áll: a glikolízisből, a Krebs-ciklusból és az elektrontranszportláncból.
Mi a glikolízis
A folyamat három szakasza közül az első, a glikolízis, az elektrontranszportlánchoz képest nem termel nagy mennyiségű ATP-t (csak 2), de kulcsfontosságú termékeket (2 piruvát) eredményez, amelyeket a nagyobb anyagcsere-útvonalon belül további ATP előállítására használnak fel. A glikolízis a citoplazmában zajlik, míg a sejtanyagcsere többi lépése a mitokondriumokban.
A glükóz átalakításának megkezdéséhez, mint sok más kémiai reakcióhoz, enzimre van szükség. A glükóz glükóz-6-foszfáttá történő foszforilációja esetében számos változótól függően vagy a hexokináz vagy a glükokináz katalizálja a reakciót.
(Photo Credit: YassineMrabet/Wikimedia Commons)
Hexokináz kontra. Glükokináz
Míg ennek az alfejezetnek a címe azt sugallhatja, hogy ez a kettő egymással szemben működik, valójában nagyon hasonlóak, és alapvetően ugyanazt a funkciót látják el. A hexokináz valójában egy tágabb kifejezés az enzimek azon osztályára, amely hat szénatomos cukrokat (glükóz, fruktóz, galaktóz stb.) foszforilál, míg a glükokináz a hexokináz egy speciális típusa (izoformája), amelynek kisebb az affinitása a szubsztrátokhoz, és kizárólag glükózzal dolgozik, nem pedig más hat szénatomos cukrokkal.
Mindkét enzim ugyanazt a funkciót végezheti – a glikolízis első reakciójának katalizálását -, de speciális körülmények között használják őket.
Hexokináz
Ez az enzim akkor aktív, ha a rendelkezésre álló glükóz mennyisége viszonylag stabil vagy alacsony, és a szervezet minden olyan szövetében megtalálható, ahol a sejtanyagcsere zajlik, a máj és a hasnyálmirigy béta-sejtjei kivételével. Más szóval a hexokináz a sejtek anyagcseréjének fő katalizátora a szervezet szintjén.
A hexokináz affinitása a glükózzal szemben is meglehetősen nagy; ez azt jelenti, hogy még alacsony glükózellátottság esetén is lezajlik az enzimatikus reakció, és a glükóz glükóz-6-foszfáttá alakul, és 2 ATP-molekula keletkezik. A hexokináz maximális reakciósebessége (Vmax) is meglehetősen alacsony, ami azt jelenti, hogy nem ideális a glükózból történő gyors energiatermeléshez.
Mint minden enzimatikus reakciónak, a hexokináznak is van egy kontrollmechanizmusa, egy alloszterikus visszacsatolási hurok a reakció saját termékével, a glükóz-6-foszfáttal. Ez azt jelenti, hogy ha a glükózból elegendő mennyiséget alakítottak át glükóz-6-foszfáttá, ugyanez a termék gátolja az enzimet abban, hogy további szubsztrátmolekulákkal (glükózzal) kapcsolódjon/reagáljon.
Glükokináz
Mint már említettük, a glükokináz a hexokináz egyik izoformája, és az utóbbiaktól eltérő feltételek mellett aktiválódik. A hexokinázzal ellentétben, amely minden szövetben jelen van, a glükokináz csak a májban és a hasnyálmirigy béta-sejtjeiben van jelen, és a szervezeten belüli funkcionális szabályozó mechanizmushoz hasonlít.
A glükokináz glükózzal szembeni affinitása alacsony, ami azt jelenti, hogy csak akkor aktiválódik, ha a sejt számára bőséges glükóz áll rendelkezésre. Ha csak korlátozott mennyiségű glükóz áll rendelkezésre, például éhgyomri vagy nyugalmi időszakban, akkor a hexokináz képes kezelni az enzimterhelést. A glükokináz maximális reakciósebessége (Vmax) meglehetősen magas, ami a glükóz gyors átalakulását eredményezi hasznosítható energiává. A glükokináz nagy étkezést vagy szénhidrát beáramlást követően lép működésbe, ami összefügg az adott enzim szabályozási mechanizmusával.
A hexokinázt alloszterikusan szabályozza az egyik terméke (glükóz-6-foszfát), míg a glükokinázt hormonálisan az inzulin. Valójában a glükokinázt elsősorban az inzulin szabályozza vagy indukálja. Amikor az inzulinszint emelkedik a szervezetben, a glükokináz átírása és aktivitása is megnő egy órán belül. Más hormonok és útvonalak is befolyásolhatják a glükokinázt, beleértve a glükokortikoidokat és a trijódtironin, de a glükokináz-aktivitás egyéb metabolikus útvonalainak széles skálája meghaladja e cikk kereteit.
Az inzulin kritikus szerepe miatt a májban és a hasnyálmirigyben lévő glükokináz szabályozásában, a cukorbetegség komoly hatással lehet a glükokináz hatékonyságára, és ezáltal az energiatermelésre, amikor a glükózszint magas.
Végszó
A hexokináz és a glükokináz egyaránt fontos enzimek a glikolízis folyamatában, amely a sejtanyagcsere nagyobb útvonalának egyik lényeges lépése. Mint a legtöbb enzimatikus reakció esetében, ez a két enzim is öntudatlanul működik, és szervezetünk a mi közreműködésünk nélkül szabályozza aktiválásukat. Bármilyen kicsinek és jelentéktelennek tűnnek is ezek az enzimek, folyamatos munkájuk a nevünkben az első lépés minden lépésünk felé!