Exokináza a glukokináza sú dva enzýmy, ktoré zasahujú v prvom štádiu glykolýzy.
Hexokináza je schopná v bunkách premeniť glukózu na 6-fosfát glukózy: to umožňuje glukóze preniknúť dovnútra buniek, kým sa glykémia nevráti na správne hodnoty; ak by v bunkách nenastala fosforylácia glukózy, jej vstup do buniek by sa zastavil, akonáhle sa intracelulárna koncentrácia glukózy vyrovná extracelulárnej.
Hexokináza je prítomná vo všetkých bunkách organizmu a vo všetkých bunkách fosforyluje glukózu, aby sa znížila jej intracelulárna koncentrácia, takže gradientom môže glukóza naďalej vstupovať do buniek: týmto procesom je glykémia regulovaná v krvi po jedle.
Ak sa glykolýzou vyrobí viac ATP, ako sa použije, potom možno glykolytickú dráhu spomaliť; jednou zo stratégií, ako to dosiahnuť, je spomaliť pôsobenie hexokinázy. Hexokináza podlieha inhibícii produktu; tento enzín, okrem katalytického miesta, na ktoré sa substrát viaže, má mnoho ďalších miest schopných rozpoznať modulátor: ak má glukózo-6-fosfát tendenciu sa hromadiť, potom tento produkt môže inhibovať alosterický na hexokináze. Glukózo-6-fosfát, ktorý vykonáva pôsobenie nekompetitívneho inhibítora na enzým, sa spotrebováva (pôsobením enzýmu druhého kroku), takže podľa zákona o hromadnom pôsobení sa rovnováha posúva smerom k tvorbe produktu a proces sa obnoví.
Glukózo 6-fosfát sa vo vnútri buniek vyrába vo veľkej koncentrácii, takže dochádza k silnej inhibícii účinku hexokinázy (ktorá už nie je schopná rozkladať glukózu): aby sa zabezpečilo, že glukóza je fosforylovaná, enzým glukokináza zasahuje.
V bunkách pečene (a čiastočne v obličkách) sa prostredníctvom vhodného signálu dávaného inzulínom indukuje expresia génu, ktorý kóduje glukokinázu. Ak sa zvýši hladina cukru v krvi, produkuje sa inzulín, hormón produkovaný beta bunkami pankreasu; s produkciou inzulínu sa pošle správa cieľovým bunkám, ktorými sú v tomto prípade hepatocyty (pečeňové bunky) a adipocyty (bunky tukového tkaniva). Na týchto bunkách je špeciálny proteín nazývaný receptor, ktorý rozpoznáva inzulín a viaže ho na komplex inzulín-receptor; to všetko sa premieta do série signálov, ktoré vedú k jednej alebo viacerým stratégiám (metabolickým dráham) na zníženie koncentrácie intracelulárnej glukózy: komplex enzým-substrát konkrétne indukuje expresiu génu, ktorý kóduje glukokinázu.
Glukokináza je enzým schopný, podobne ako hexokináza, prenášať fosforyl z ATP na glukózu, ale má inú štruktúru ako hexokináza: nemá negatívne miesto modulátora produktu; preto dochádza k fosforylácii glukózy v hepatocytoch dokonca nad rámec energetickej potreby, kým hladina cukru v krvi nedosiahne normálnu úroveň.
L "hexokináza je všadeprítomný enzým, ktorý je prítomný vo všetkých bunkách; glukokináza je naopak typická pre pečeňové bunky (c" je iba v pečeni). Glukokináza má prechodnú prítomnosť, zistí sa v skutočnosti po jedle, keď hladina glukózy v krvi môže dosiahnuť 5 mM až 12-14 mM.
Glukokináza je indukovateľný enzým, to znamená, že je prítomná v bunke, keď ju potrebuje, a nie je prítomná, ak jej účinok nie je potrebný (je to krehký enzým), zatiaľ čo hexokináza je enzým prítomný vo všetkých bunkách v koncentrácii takmer konštantný (konštitučný enzým) a je veľmi odolný.
Glukokináza preto umožňuje rýchlejšie zníženie intracelulárnej koncentrácie glukózy a v dôsledku toho koncentrácia glukózy v krvi klesá, pretože gradientom vstupuje do buniek.
Glukokináza je citlivá na proteolytické enzýmy, ktoré ju po určitom čase degradujú; každá molekula degradovanej glukokinázy musí byť nahradená inou molekulou, pokiaľ je prítomný inzulínový signál; keď je koncentrácia inzulínu znížená, produkcia glukokinázy a zostane iba hexokináza.
V hepatocyte musí okrem glykolýzy nastať aj rýchle zachytenie glukózy v krvi s cieľom zachovať ju ako rezervu a využiť ju v prípade potreby: 6-fosfát glukózy sa hromadí v hepatocytoch a po príslušných transformáciách stáva sa záležitosťou rezervy (glykogénu). Glykogén je polysacharid, ktorý tvorí energetickú rezervu tela; akumuluje sa v bunkách (najmä v pečeni a svaloch) vo forme granúl; ak neprijímate dostatok sacharidov prostredníctvom stravy, zásoby glykogénu sa degradujú
POKRAČUJE: Druhá časť glykolýzy “
