Hexokinas är egentligen en bredare term för en klass av enzymer som fosforylerar sexkoliga sockerarter (glukos, fruktos, galaktos osv.).), medan glukokinas är en specifik typ av hexokinas (en isoform) som har en lägre affinitet för substrat.

Att vara vid liv kan ibland tyckas vara ganska lättvindigt, särskilt när du känner dig frisk, lycklig och möjligen sitter uppe på en tropisk strand någonstans. För att hålla sig vid liv krävs dock att kroppens celler ständigt måste betala för energi. Från den makroskopiska skalan när du spänner dina muskler för att gå, dansa, blinka och svälja till den mikroskopiska nivån när du skapar neurotransmittorer och replikerar genetiskt material, är produktionen och utnyttjandet av energi en evig process som kallas cellulär metabolism.

Vad är cellulär ämnesomsättning?

Som du troligen vet kommer huvudkällan till denna energi i form av mat som vi äter, och den efterföljande nedbrytningen av denna mat till användbar energi. Den metaboliska processen att bryta ner matmolekyler (glukos i det här fallet) är en form av cellulär metabolism, en kritisk katabolisk väg från vilken dessa celler kan få energi (i form av ATP, adenosintrifosfat).

Aerob metabolism (som sker i närvaro av syre) består av tre steg – glykolys, Krebscykeln och elektrontransportkedjan.

Vad är glykolys

Det första av de tre stegen i denna process, glykolysen, producerar inte en stor mängd ATP (endast 2), i jämförelse med elektrontransportkedjan, men det leder till nyckelprodukter (2 pyruvat) som används för ytterligare generering av ATP inom den större metaboliska vägen. Glykolysen sker i cytoplasman, medan de återstående stegen i cellmetabolismen sker i mitokondrierna.

För att påbörja omvandlingen av glukos krävs, liksom för många andra kemiska reaktioner, ett enzym. När det gäller fosforylering av glukos till glukos-6-fosfat kommer beroende på ett antal variabler antingen hexokinas eller glukokinas att katalysera reaktionen.

(Foto: YassineMrabet/Wikimedia Commons)

Hexokinas vs. Glukokinas

Men även om rubriken för detta underavsnitt kan antyda att dessa två arbetar i motsats till varandra, är de i själva verket mycket lika varandra och fyller i princip samma funktion. Hexokinas är egentligen en bredare term för en klass av enzymer som fosforylerar sockerarter med sex kol (glukos, fruktos, galaktos etc.), medan glukokinas är en specifik typ av hexokinas (en isoform) som har en lägre affinitet för substrat och uteslutande arbetar med glukos, snarare än andra sockerarter med sex kol.

Båda dessa enzymer kan utföra samma funktion – katalysera den första reaktionen i glykolysen – men de används under specifika omständigheter.

Hexokinas

Detta enzym är aktivt när mängden tillgängligt glukos är relativt stabilt eller lågt, och kan hittas i alla vävnader i kroppen där cellulär ämnesomsättning sker, med undantag för lever och betaceller i bukspottkörteln. Med andra ord är hexokinas den viktigaste katalysatorn för cellulär ämnesomsättning på organismnivå.

Hexokinasets affinitet för glukos är också ganska hög; det betyder att även när glukostillgången är låg kan den enzymatiska reaktionen inträffa, och glukos kan omvandlas till glukos-6-fosfat, och 2 ATP-molekyler kan produceras. Den maximala reaktionshastigheten (Vmax) för hexokinas är också ganska låg, vilket innebär att den inte är idealisk för snabb generering av energi från glukos.

Som med alla enzymatiska reaktioner finns det en kontrollmekanism för hexokinas, en allosterisk återkopplingsslinga med reaktionens egen produkt, glukos-6-fosfat. Detta innebär att när tillräckligt mycket av glukosen har omvandlats till glukos-6-fosfat kommer samma produkt att hämma enzymet från att engagera/reagera med ytterligare substratmolekyler (glukos).

Glukokinas

Som nämnts ovan är glukokinas en isoform av hexokinas, och har andra villkor för aktivering än det senare. Till skillnad från hexokinas, som finns i alla vävnader, finns glukokinas endast i levern och i betacellerna i bukspottkörteln, och kan liknas vid en funktionell kontrollmekanism i kroppen.

Glukokinasets affinitet för glukos är låg, vilket innebär att det endast aktiveras när det finns ett överflöd av glukos tillgängligt för en cell. Om det endast finns en begränsad mängd glukos, t.ex. under en fastande eller vilande period, kan hexokinas hantera den enzymatiska belastningen. Glukokinasets maximala reaktionshastighet (Vmax) är ganska hög, vilket resulterar i en snabb omvandling av glukos till användbar energi. Glukokinas kommer in i bilden efter en stor måltid eller ett inflöde av kolhydrater, vilket hänger samman med kontrollmekanismen för just detta enzym.

Hexokinas regleras allosteriskt av en av sina produkter (glukos-6-fosfat), medan glukokinas regleras hormonellt av insulin. Faktum är att glukokinas huvudsakligen styrs eller induceras av insulin. När insulinnivåerna stiger i kroppen ökar både glukokinasets transkription och aktivitet inom en timme. Andra hormoner och vägar kan påverka glukokinas, bland annat glukokortikoider och trijodtyronin, men det stora utbudet av andra metaboliska vägar för glukokinasaktivitet ligger utanför ramen för den här artikeln.

På grund av insulinets kritiska roll i regleringen av glukokinas i levern och bukspottkörteln kan diabetes mellitus ha en allvarlig inverkan på glukokinasets effektivitet och därmed på genereringen av energi när glukosnivåerna är höga.

Ett avslutande ord

Hexokinas och glukokinas är båda viktiga enzymer i glykolysen, som är ett viktigt steg i den större vägen för cellulär metabolism. Som med de flesta enzymatiska reaktioner fungerar dessa två enzymer omedvetet, och vår kropp kontrollerar deras aktivering utan någon insats från oss. Hur små och obetydliga dessa enzymer än verkar så är deras ständiga arbete för vår räkning det första steget mot varje steg vi tar!