Exokinaza este de fapt un termen mai larg pentru o clasă de enzime care fosforilează zaharurile cu șase atomi de carbon (glucoză, fructoză, galactoză etc.).), în timp ce glucokinaza este un tip specific de hexokinază (o izoformă) care are o afinitate mai mică pentru substraturi.

Să fii în viață poate părea uneori mai degrabă fără efort, în special atunci când te simți sănătos, fericit și, eventual, cocoțat pe o plajă tropicală undeva. Cu toate acestea, a rămâne în viață necesită cheltuirea constantă de energie de către celulele corpului dumneavoastră. De la scara macroscopică a flexării mușchilor pentru a merge, dansa, clipi și înghiți până la nivelul microscopic al creării neurotransmițătorilor și replicării materialului genetic, producerea și utilizarea energiei este un proces perpetuu numit metabolism celular.

Ce este metabolismul celular?

După cum probabil știți, sursa principală a acestei energii vine sub forma alimentelor pe care le consumăm și a descompunerii ulterioare a acestor alimente în energie utilizabilă. Acest proces metabolic de descompunere a moleculelor de alimente (glucoză, în acest caz) este o formă de metabolism celular, o cale catabolică critică din care acele celule pot obține energie (sub formă de ATP, adenozin trifosfat).

Metabolismul aerob (care are loc în prezența oxigenului) constă în trei etape – glicoliza, ciclul Krebs și lanțul de transport al electronilor.

Ce este glicoliza

Prima dintre cele trei etape ale acestui proces, glicoliza, nu produce o cantitate mare de ATP (doar 2), în comparație cu lanțul de transport al electronilor, dar conduce la produse cheie (2 piruvat) care sunt folosite pentru generarea ulterioară de ATP în cadrul căii metabolice mai largi. Glicoliza are loc în citoplasmă, în timp ce celelalte etape ale metabolismului celular au loc în mitocondrii.

Pentru a începe transformarea glucozei, ca și în cazul multor alte reacții chimice, este necesară o enzimă. În cazul fosforilării glucozei în glucoza-6-fosfat, în funcție de o serie de variabile, reacția va fi catalizată fie de hexokinază, fie de glucokinază.

(Credit foto: YassineMrabet/Wikimedia Commons)

Hexokinaza vs. glucokinaza. Glucokinaza

În timp ce titlul acestei subsecțiuni poate sugera că cele două lucrează în opoziție una față de cealaltă, ele sunt, de fapt, foarte asemănătoare și îndeplinesc practic aceeași funcție. Hexokinaza este, de fapt, un termen mai larg pentru o clasă de enzime care fosforilează zaharuri cu șase atomi de carbon (glucoză, fructoză, galactoză etc.), în timp ce glucokinaza este un tip specific de hexokinază (o izoformă) care are o afinitate mai mică pentru substraturi și lucrează exclusiv cu glucoza, mai degrabă decât cu alte zaharuri cu 6 atomi de carbon.

Ambele enzime pot îndeplini aceeași funcție – catalizarea primei reacții a glicolizei – dar sunt utilizate în circumstanțe specifice.

Hexokinaza

Această enzimă este activă atunci când cantitatea de glucoză disponibilă este relativ stabilă sau scăzută și poate fi găsită în toate țesuturile din organism în care are loc metabolismul celular, cu excepția ficatului și a celulelor beta pancreatice. Cu alte cuvinte, hexokinaza este principalul catalizator al metabolismului celular la scara organismului.

Afinitatea hexokinazei față de glucoză este, de asemenea, destul de mare; ceea ce înseamnă că, chiar și atunci când aprovizionarea cu glucoză este scăzută, reacția enzimatică poate avea loc, iar glucoza poate fi transformată în glucoză-6-fosfat și pot fi produse 2 molecule de ATP. Viteza maximă de reacție (Vmax) a hexokinazei este, de asemenea, destul de scăzută, ceea ce înseamnă că nu este ideală pentru generarea rapidă de energie din glucoză.

Ca în cazul oricărei reacții enzimatice, există un mecanism de control pentru hexokinază, o buclă de feedback alosteric cu propriul produs al reacției, glucoza-6-fosfat. Acest lucru înseamnă că, odată ce o cantitate suficientă de glucoză a fost transformată în gluco-6-fosfat, același produs va inhiba enzima să se angajeze/reacționeze cu molecule suplimentare de substrat (glucoza).

Glucokinaza

Cum s-a menționat mai sus, glucokinaza este o izoformă a hexokinazei și are condiții de activare diferite față de aceasta din urmă. Spre deosebire de hexokinază, care este prezentă în toate țesuturile, glucokinaza este prezentă doar în ficat și în celulele beta pancreatice și este asemănătoare unui mecanism de control funcțional în organism.

Afinitatea glucokinazei față de glucoză este scăzută, ceea ce înseamnă că este activată doar atunci când există o abundență de glucoză la dispoziția unei celule. Dacă există doar o cantitate limitată de glucoză, cum ar fi în timpul unei perioade de post sau de repaus, atunci hexokinaza poate face față sarcinii enzimatice. Viteza maximă de reacție (Vmax) a glucokinazei este destul de mare, ceea ce duce la o conversie rapidă a glucozei în energie utilizabilă. Glucokinaza intră în joc în urma unei mese mari sau a unui aflux de carbohidrați, ceea ce este legat de mecanismul de control pentru această enzimă particulară.

Hexokinaza este reglată alosteric de unul dintre produșii săi (gluco-6-fosfat), în timp ce glucokinaza este controlată hormonal de insulină. De fapt, glucokinaza este controlată sau indusă în principal de insulină. Atunci când nivelul de insulină crește în organism, atât transcrierea cât și activitatea glucokinazei cresc în decurs de o oră. Alți hormoni și alte căi pot afecta glucokinaza, inclusiv glucocorticoizii și triiodotironina, dar gama vastă de alte căi metabolice pentru activitatea glucokinazei depășește domeniul de aplicare al acestui articol.

Datorită rolului critic al insulinei în reglarea glucokinazei în ficat și pancreas, diabetul zaharat poate avea un impact serios asupra eficacității glucokinazei și, prin urmare, asupra generării de energie atunci când nivelurile de glucoză sunt ridicate.

Un cuvânt final

Hexokinaza și glucokinaza sunt ambele enzime importante în procesul de glicoliză, care este o etapă esențială în calea mai largă a metabolismului celular. Ca și în cazul majorității reacțiilor enzimatice, aceste două enzime funcționează în mod inconștient, iar organismul nostru va controla activarea lor fără nicio intervenție din partea noastră. Oricât de mici și nesemnificative ar părea aceste enzime, munca lor constantă în numele nostru este primul pas spre fiecare mișcare pe care o facem!

.