تحلل الجلوكوز
تسلسل التفاعل > تنظيم الانزيمات المحددة لسرعة التفاعل

الأربع إنزيمات التنظيمية هي هكسوكيناز، غلوكوكيناز، فوسفوفركتوكيناز، البيروفات كايناز. فإن التدفق خلال مسار تحلل السكر يتم التحكم به استجابة للظروف سواء داخل أو خارج الخلية. العوامل الداخلية التي تنظم تحلل السكر في المقام الأول توفر ATP بكميات كافية لاحتياجات الخلية. العوامل الخارجية تعمل في المقام الأول على الكبد، الأنسجة الدهنية والعضلات، التي يمكنها إزالة كميات كبيرة من الجلوكوز من الدم بعد وجبات الطعام (وبالتالي منع ارتفاع السكر في الدم عن طريق تخزين الجلوكوز الزائد كدهون أو جليكوجين، اعتمادا على نوع الأنسجة). الكبد هو أيضا قادرة على الإفراج عن الجلوكوز في الدم بين الوجبات، أثناء الصيام، وممارسة التمارين الرياضية وبالتالي الوقاية من نقص السكر في الدم عن طريق تحلل الغليكوجين واستحداث السكر. هذه التفاعلات الكيميائية تتزامن مع وقف تحلل الجلوكوز في الكبد.
في الحيوانات، تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم عن طريق البنكرياس بالتزامن مع الكبد هو جزء حيوي من التوازن. فإن خلايا بيتا في جزر لانغرهانس حساسة لتركيز السكر في الدم. الارتفاع في تركيز السكر في الدم يسبب لها لإفراز الأنسولين في الدم، مما له تأثير وخاصة على الكبد، ولكن أيضا على خلايا الدهون والعضلات، مما يتسبب لهذه الأنسجة إلى إزالة الجلوكوز من الدم. عندما تكون نسبة السكر في الدم منخفضة تتوقف خلايا بيتا في البنكرياس عن إنتاج الأنسولين، ولكن بدلا من ذلك تعمل على تحفيز خلايا ألفا المجاورة في البنكرياس إلى إفراز غلوكاغون في الدم. وهذا بدوره يؤدي أن يعمل الكبد على إفراز الجلوكوز في الدم عن طريق تحطيم الغلايكوجين المخزن، وعن طريق استحداث السكر. إذا كان الانخفاض في مستوى السكر في الدم بشكل خاص سريع أو حاد، أجهزة استشعار الجلوكوز الأخرى تسبب إفراز الأدرينالين من الغدد الكظرية في الدم. وهذا له نفس تأثير الغلوكاغون على استقلاب الجلوكوز، ولكن تأثيره أكثر وضوحا. في الكبد، الجلوكاجون والادرينالين يسببان الفسفرة للإنزيمات الرئيسية المحددة لسرعة تحلل الجلوكوز، وتصنيع الأحماض الدهنية، بناء الكولسترول، استحداث السكر وتحلل الغليكوجين. الأنسولين له تأثير معاكس على هذه الإنزيمات. الفسفرة ونزع الفوسفات (dephosphorylation) من هذه الإنزيمات (في النهاية، نتيجة لمستوى الجلوكوز في الدم) هو المتحكم الذي عن طريقه يتم التحكم في هذه المسارات في الكبد والدهون والعضلات. وبالتالي فسفرة الفوسفوفركتوكيناز يمنع تحلل الجلوكوز، في حين أن نزع الفوسفات (dephosphorylation) من خلال عمل الإنسولين يحفز تحلل الجلوكوز.
إضافة لذلك، هكسوكيناز وغلوكوكيناز يعملان بشكل مستقل عن التأثيرات الهرمونية كضوابط تحكيم في نقاط دخول الجلوكوز إلى خلايا الأنسجة المختلفة. هكسوكيناز يستجيب إلى مستوى جلوكوز-6-فوسفات (G6P) في الخلية، و، في حالة غلوكوكيناز، فهو يستجيب إلى مستوى السكر في الدم لنقل ضوابط التحكم بمسار تحلل السكر تماماً في الأنسجة المختلفة (انظر أدناه).
عندما يتم تحويل الجلوكوز إلى G6P من قبل هكسوكيناز أو غلوكوكيناز، فإنه يمكن إما أن يتم تحويلها إلى غلوكوز-1-فوسفات (G1P) ليتحول إلى الغلايكوجين، أو بدلاً من ذلك تحويلها عن طريق تحلل السكر إلى البيروفات، الذي يدخل الميتوكندريون حيث يتم تحويلها إلى أسيتيل مرافق الإنزيم-أ ثم إلى سيتريت. السيتريت الزائدة تخرج من المايتوكنريون إلى العصارة الخلوية، حيث أن ATP citrate lyase يعمل على تجديد إنتاج أسيتيل مرافق الإنزيم –أ وأوكسالوآسيتات (OAA).إن أسيتيل مرافق الإنزيم-أ يتم استخدامه لتكوين الأحماض الدهنية والكولسترول، وهما من أهم الطرق للاستفادة من الجلوكوز الزائد عندما تكون تراكيزه عالية في الدم. الإنزيمات المحددة لسرعة التفاعل المحفزة لهذه التفاعلات تقوم بهذه الوظائف عندما تكون منزوعة الفوسفات من خلال عمل الأنسولين في خلايا الكبد. بين وجبات الطعام أثناء الصوم، ممارسة التدريب البدني أو نقص مستوى السكر في الدم، الجلوكاجون والأدرينالين يتم إفرازهما في الدم. هذا يسبب أن يتم تحويل الجليكوجين في الكبد مرة أخرى إلى G6P، ومن ثم تحويلهاإلى جلوكوز عن طريق إنزيم متخصص في الكبد الغلوكوز 6-فسفاتاز وإفرازه إلى الدم. الجلوكاجون والأدرينالين أيضا يحفزان استحداث السكر، الذي يحول الركائز (غير الكربوهيدرات) إلى G6P الذي يرتبط في G6P المستمد من الجليكوجين، أو بدائل له عندما يستنفذ مخزن الجليكوجين في الكبد. هذا الأمر بالغ الأهمية من أجل وظيفة الدماغ، لأن الدماغ يستخدم الجلوكوز كمصدر للطاقة في أغلب الأحيان ، هذه الفسفرة المستمرة، خاصة للفوسفوفركتوكيناز، ولكن أيضًا، إلى حد ما للبيروفات كيناز تمنع حدوث تحلل الجلوكوز بنفس الوقت مع استحداث السكر وتحلل الغليكوجين.