主な相違点 – 解糖と糖新生
解糖と糖新生は、細胞のグルコース代謝に見られる2つの代謝過程です。
解糖は、グルコース分解の最初のステップで、2つのピルビン酸分子が生成されます。
解糖は、原核細胞および真核細胞の細胞質で起こる。
糖新生とは、解糖の逆反応であり、2つのピルビン酸分子が集まってグルコース分子を形成する。
主に肝臓で行われ、最終的にグリコーゲンの形でグルコースを貯蔵する。
しかし、糖新生は解糖の鏡像反応ではありません。
解糖と糖新生の主な違いは、解糖がグルコースの異化に関与するのに対し、糖新生はグルコースの同化に関与することである。
この記事では、次のことを見ています。
- 解糖とは
– プロセス、構造、機能 - 糖新生とは
– プロセス、構造、機能 - 解糖と糖新生の違いとは？
解糖とは
グルコースを2つのピルビン酸分子に変換する一連の反応は解糖と呼ばれる。
解糖は、細胞質で起こる10の反応からなる。
全過程は3つの段階に分けられる。
第一段階では、グルコースはリン酸化、異性化、第二リン酸化を経てフルクトース1,6-ビスリン酸に変換される。
グルコースをフルクトース1,6-ビスリン酸に変換することで、細胞は2つの目的を達成することができる。
グルコースは細胞内に閉じ込められ、容易に3つの炭素ユニットに切断できる化合物に変換される。
第2段階では、フルクトース1,6-ビスリン酸が3つの炭素断片に分解され、相互に変換しやすくなる。
第3段階では、3つの炭素断片が2つのピルビン酸分子に酸化され、ATPが獲得される。
解糖の純反応は以下の通りです。
グルコース＋2Pi＋2ADP＋2NAD → 2ピルビン酸＋2ATP＋2NADH＋2H+＋2H2O
グルコースは地球上のほぼすべての生命体の主要なエネルギー源です。
解糖はグルコース異化作用の第一段階であり、通常、細胞呼吸と呼ばれ、細胞は一連の反応を通じてグルコースを分解し、ATPを産生する。
ATPは、ほとんどすべての細胞プロセスに電力を供給する。
脳細胞や筋肉細胞などの一部の細胞は、その機能を遂行するために通常の細胞よりも多くのエネルギーを必要とします。
そのため、他の細胞よりも多くのグルコースを必要とします。
グルコネオジェネシスとは
糖新生とは、グリセロール、アミノ酸、乳酸などの非炭水化物源からグルコースを生成することである。
ピルビン酸からグルコースへの変換は、解糖の逆変換とほぼ同じです。
しかし、解糖の際に不可欠な不可逆性を与える3つの反応は、4つの新しい反応によってバイパスされている。
ミトコンドリア内のピルビン酸は、上記の新反応のうち2つによって、オキサロ酢酸にカルボキシル化される。
オキサロ酢酸は、残りの2つの新反応により、細胞質で脱炭酸されリン酸化されホスホエノールピルビン酸になる。
解糖と糖新生のもう一つの違いは、グルコース6-リン酸とフルクトース1,6-ビスリン酸の加水分解が行われることである。
糖新生は、肝臓で乳酸とアラニンを原料として行われる。
これらの原料は、活動的な骨格筋でピルビン酸によって形成される。
図2に、糖新生に関与する一連の反応を示す。
図2：糖新生反応
糖新生は解糖系と相互に制御されている。
一方の経路が高活性であるとき、他方の経路は抑制される。
重要な制御ポイントは、フルクトース1,6-ビスホスファターゼとホスホフルクトキナーゼ酵素によって制御されるステップです。
グルコースが豊富にあると、シグナル分子であるフルクトース2,6-ビスフォスフェートによって解糖が活性化される。
また、ピルビン酸キナーゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼの2つの酵素も制御されている。
アロステリックな調節と可逆的なリン酸化も調節に関与している。
解糖と糖新生の違い
定義
解糖。
グルコースを2つのピルビン酸分子に変換する一連の反応は解糖と呼ばれる。
グルコネシン生成。
糖新生とは、グリセロール、アミノ酸、乳酸のような非炭水化物源からグルコースを生成することである。
原材料
解糖。
解糖の原料はグルコースです。
グルコネオジェネシス。
糖新生の原料は、乳酸、アラニンなどのアミノ酸、グリセロールです。
発生状況
解糖。
解糖はすべての細胞の細胞質で起こる。
グルコネシン生成。
糖新生はミトコンドリアと細胞質の両方で起こる。
組織中
解糖。
解糖：体内のほぼ全ての細胞で行われる。
グルコネシン生成。
肝臓と腎臓で糖新生が起こる。
メタボリズム
解糖。
解糖は異化プロセスであり、グルコース分子は2つのピルビン酸分子に分解される。
グルコネシン生成。
グルコネシン生成は、2つのピルビン酸分子が結合してグルコース分子を形成する、同化プロセスです。
エネルギー利用
解糖。
解糖は、2つのATPが生成される発熱性反応です。
グルコネシン生成。
グルコネシン生成は、グルコース1分子あたり6ATPが利用される内功反応です。
対応
解糖。
解糖は10の反応によって行われる。
グルコネオジェネシス。
解糖経路の2つの基本的に不可逆的な反応は、糖新生で4つの新しい反応にバイパスされる。
レートリミッティングステップ
解糖。
ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、ピルビン酸キナーゼが反応速度律速段階とされる。
グルコネシン生成。
ピルビン酸カルボキシラーゼ、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、フルクトース1,2-ビスホスファターゼ、グルコース6-リン酸ホスファターゼが反応速度制限ステップに含まれる。
結論
解糖と糖新生は、ブドウ糖の代謝に関わる2つのプロセスです。
グルコースは、地球上のほぼすべての生命体のエネルギー源です。
グルコースは、細胞呼吸と呼ばれるプロセスで、ATPの形でエネルギーを生成するために分解される。
解糖は細胞呼吸の最初のステップで、6個の炭素グルコースを、それぞれ3個の炭素原子を持つ2個のピルビン酸分子に分解する。
解糖は、体内のほぼすべての細胞の細胞質で起こっている。
飢餓状態では、血中グルコース濃度が低下し、肝臓と腎臓がアミノ酸、グリセロール、乳酸などの非糖質誘導体からグルコースを生成し始めるが、この過程はグルコネオジェネシスと呼ばれる。
糖新生と解糖は、血中のグルコース濃度を一定に保つことによって相互に制御される事象です。
解糖と糖新生の主な違いは、体内における代謝の種類です。
参考にしてください。
1. Berg, Jeremy M. “Glycolysis Is an Energy-Conversion Pathway in Many Organisms.”. バイオケミストリー. 第5版。
U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 06 Apr. 2017.
2. Berg, Jeremy M. “概要”. バイオケミストリー. 第5版. 米国国立医学図書館、1970年1月1日。
