Hexoquinase é uma enzima presente em células vivas que desempenha um papel fundamental no metabolismo dos carboidratos. Ela é responsável por catalisar a primeira etapa da glicólise, processo que converte glicose em energia utilizável pelas células. A hexoquinase atua adicionando um grupo fosfato à glicose, formando glicose-6-fosfato, o que é essencial para a produção de energia celular. Por sua importância no metabolismo energético, a hexoquinase é uma enzima essencial para a sobrevivência das células.
Qual é o papel desempenhado pela enzima hexoquinase no processo metabólico celular?
A hexoquinase é uma enzima essencial no processo metabólico celular, desempenhando um papel fundamental na glicólise, que é a via metabólica responsável por quebrar a glicose em moléculas menores para a produção de energia. A principal função da hexoquinase é catalisar a primeira etapa da glicólise, que envolve a fosforilação da glicose para formar glicose-6-fosfato.
Essa reação é crucial para a regulação do metabolismo da glicose, uma vez que a glicose-6-fosfato pode ser direcionada para diferentes vias metabólicas, dependendo das necessidades energéticas da célula. Além disso, a hexoquinase atua como um regulador da taxa de glicólise, controlando a entrada de glicose na via metabólica e, consequentemente, a produção de ATP.
Em resumo, a hexoquinase desempenha um papel fundamental no metabolismo celular, catalisando a primeira etapa da glicólise e regulando a entrada de glicose na via metabólica, influenciando assim a produção de energia pela célula.
Localização da enzima hexoquinase no organismo humano: onde ela se encontra no corpo?
A hexoquinase é uma enzima essencial para o metabolismo da glicose no organismo humano. Ela é responsável por catalisar a primeira etapa da glicólise, onde a glicose é convertida em glicose-6-fosfato. Mas onde exatamente essa enzima se encontra no corpo humano?
A hexoquinase pode ser encontrada em vários tecidos e órgãos do corpo, sendo mais abundante no fígado, nos músculos esqueléticos e no tecido adiposo. No fígado, ela desempenha um papel crucial na regulação dos níveis de glicose no sangue, convertendo o excesso de glicose em glicogênio para armazenamento. Já nos músculos, a hexoquinase ajuda a fornecer energia durante a contração muscular, convertendo glicose em ATP.
Além disso, a hexoquinase também pode ser encontrada em tecidos como o cérebro e os rins, onde desempenha funções importantes no metabolismo energético. Em resumo, a hexoquinase está presente em diversos tecidos do corpo humano, desempenhando um papel fundamental no metabolismo da glicose e na produção de energia.
Regulação da hexoquinase: mecanismos de controle da atividade enzimática em células eucarióticas.
O que é a hexoquinase? A hexoquinase é uma enzima essencial no metabolismo celular que catalisa a primeira etapa da glicólise, a conversão de glicose em glicose-6-fosfato. Este processo é crucial para a produção de energia nas células eucarióticas, uma vez que a glicose-6-fosfato é um intermediário chave na via metabólica.
A regulação da hexoquinase é fundamental para garantir que o metabolismo celular funcione de forma eficiente. A atividade enzimática da hexoquinase pode ser controlada de várias maneiras em células eucarióticas. Um dos principais mecanismos de regulação é a inibição alostérica pela glicose-6-fosfato, o produto final da reação catalisada pela hexoquinase. Quando os níveis de glicose-6-fosfato são altos, a enzima é inibida, impedindo a produção excessiva de glicose-6-fosfato.
Além disso, a regulação da hexoquinase também pode ocorrer por meio de modificações pós-traducionais, como a fosforilação. A fosforilação da hexoquinase pode alterar a sua atividade enzimática, aumentando ou diminuindo a sua capacidade de se ligar à glicose e catalisar a reação. Essas modificações são controladas por vias de sinalização intracelular e podem ser influenciadas por diversos estímulos ambientais.
Em resumo, a regulação da hexoquinase é essencial para manter o equilíbrio do metabolismo celular e garantir a produção adequada de energia. Mecanismos como a inibição alostérica pela glicose-6-fosfato e a fosforilação da enzima são fundamentais para controlar a atividade da hexoquinase e garantir o funcionamento adequado das células eucarióticas.
Diferenças e implicações fisiológicas entre hexoquinase e glucoquinase: o que você precisa saber.
O que é hexoquinase? Hexoquinase é uma enzima encontrada em células de diversos tecidos, responsável por catalisar a primeira etapa da glicólise, que é a conversão da glicose em glicose-6-fosfato. Esta enzima tem afinidade pela glicose e é inibida pelo seu produto, o que regula a entrada de glicose na via metabólica.
Uma das principais diferenças entre hexoquinase e glucoquinase é o local onde essas enzimas atuam. Enquanto a hexoquinase está presente em diversos tecidos do corpo, a glucoquinase é encontrada principalmente no fígado e nas células beta do pâncreas.
Outra diferença importante entre as duas enzimas é a sua afinidade pela glicose. A hexoquinase tem uma alta afinidade pela glicose, o que significa que ela atua mesmo em concentrações baixas de glicose no sangue. Já a glucoquinase tem baixa afinidade pela glicose, o que a torna mais ativa em situações de hiperglicemia.
Essas diferenças têm implicações fisiológicas importantes. Por exemplo, a glucoquinase no fígado desempenha um papel crucial na regulação da glicose sanguínea, respondendo ao nível de glicose no sangue e controlando a produção de glicose a partir do glicogênio.
Em resumo, a hexoquinase e a glucoquinase são enzimas essenciais para o metabolismo da glicose no organismo, atuando em diferentes locais e com diferentes afinidades pela glicose, o que resulta em diferentes implicações fisiológicas.
O que é hexoquinase?
A hexoquinase é uma proteína que é classificada no grupo principal uma enzima transferase, sendo muito importante no metabolismo dos seres vivos.
A hexoquinase é a primeira enzima na via glicolítica e converte glicose em glicose-6-fosfato. Ele usa ATP para fosforilar o grupo 6-hidroxil glicose e é inibido por seu produto, glicose-6-fosfato. Também sofre de regulação alostérica positiva por fosfato.
Assim, a hexoquinase regula o fluxo de glicose no metabolismo energético do cérebro e dos glóbulos vermelhos .
A glicose-6-fosfato e a glicose se ligam sinergicamente à hexoquinase, assim como a glicose e o fosfato inorgânico.
O fosfato desempenha um pequeno papel na regulação da hexoquinase durante a respiração, uma vez que a glicólise é limitada pelo suprimento de glicose.
Durante os períodos de privação de oxigênio, mais ATP deve vir da glicólise, uma vez que o piruvato forma ácido lático em vez de entrar no ciclo de Kreb.
Quando a concentração de glicose extracelular é de aproximadamente 5 mM, o fluxo pela via glicolítica aumenta até 100% da capacidade.
Isso ocorre sempre que o transportador de glicose no tecido cerebral aumenta as concentrações intracelulares de glicose em 50 vezes e existe um mecanismo para compensar os efeitos inibitórios da glicose-6-fosfato na hexoquinase.
Propriedades da hexoquinase
A hexoquinase é um grande homodímero composto por 920 aminoácidos em cada cadeia. Como os dois segmentos são idênticos, uma corrente será observada.
Aqui está uma visão da estrutura de cor mais clara a mais escura na direção do terminal N ao terminal C.
A enzima é composta de muitas hélices alfa e folhas beta. As hélices alfa são formadas por uma estrutura de hélice-volta-hélice, e uma análise mais detalhada das folhas beta indica que elas formam uma folha alfa / beta aberta.
A hexoquinase é capaz de se ligar a dois ligantes, glicose e glicose-6-fosfato. A glicose é ligada para que a glicólise possa ocorrer e a glicose-6-fosfato se liga como um inibidor alostérico. Também pode ser útil ver essa estrutura em estéreo (Schroering, 2013).
A estrutura terciária da hexoquinase inclui uma folha alfa / beta aberta. Há uma grande quantidade de variação associada a essa estrutura.
É composto por cinco folhas beta e três hélices alfa. Nesta planilha alfa / beta aberta, quatro das planilhas beta são paralelas e uma está nas direções anti-paralelas.
As hélices alfa e os loops beta conectam as folhas beta para produzir essa folha alfa / beta aberta. A fenda indica o domínio de ligação ao ATP dessa enzima glicolítica (Schneeberger, 1999).
Reacção
Para obter um rendimento líquido de ATP a partir do catabolismo da glicose, é primeiro necessário reverter o ATP.
Durante o estágio, o grupo álcool na posição 6 da molécula de glicose reage facilmente com o grupo fosfato terminal de ATP, formando glicose-6-fosfato e ADP.
Por conveniência, o grupo fosforil (PO32-) é representado por Ⓟ. Como a diminuição da energia livre é tão grande, essa reação é praticamente irreversível em condições fisiológicas.
Nos animais, essa fosforilação da glicose, que produz glicose 6-fosfato, é catalisada por duas enzimas diferentes.
Na maioria das células, uma hexoquinase com alta afinidade pela glicose produz a reação.
Além disso, o fígado contém uma glucocinase (isoforma IV da hexoquinase), que requer uma concentração muito maior de glicose antes de reagir.
A glucoquinase funciona apenas em emergências, quando a concentração de glicose no sangue aumenta para níveis anormalmente altos (Kornberg, 2013).
Regulamento
Na glicólise, as reações catalisadas pela hexoquinase, fosfofructoquinase e piruvato quinase são praticamente irreversíveis; portanto, espera-se que essas enzimas tenham papéis reguladores e catalíticos. De fato, cada um deles serve como um site de controle.
A hexocinase é inibida pelo seu produto, a glicose 6-fosfato. Altas concentrações dessa molécula indicam que a célula não precisa mais de glicose para energia, para armazenamento na forma de glicogênio ou como fonte de precursores biossintéticos, e a glicose será deixada no sangue.
Por exemplo, quando a fosfofructoquinase está inativa, a concentração de 6-fosfato de frutose aumenta.
Por sua vez, o nível de 6-fosfato de glicose aumenta porque está em equilíbrio com o 6-fosfato de frutose. Portanto, a inibição da fosfofructoquinase leva à inibição da hexoquinase.
No entanto, de acordo com seu papel como monitor dos níveis de glicose no sangue, o fígado possui uma isozima hexocinase especializada chamada glucocinase, que não é inibida pelo glicose-6-fosfato (Berg JM, 2002).
Hexocinase vs glucocinase
A hexoquinase possui quatro isoformas diferentes chamadas I, II, III e IV. As isoformas I, II e III da hexoquinase têm pesos moleculares de aproximadamente 100.000 e são monômeros na maioria das condições.
As sequências de aminoácidos das isoformas I-III são idênticas a 70%. Por outro lado, as metades dos terminais N e C das isoformas I-III têm sequências de aminoácidos semelhantes, provavelmente como resultado da duplicação e fusão de genes.
A isoforma IV da hexoquinase (glucocinase) tem um peso molecular de 50.000, semelhante ao da hexoquinase de levedura. A glucoquinase mostra uma similaridade de sequência significativa com as metades N e C-terminais das isoformas I-III.
Apesar das semelhanças de sequência, as propriedades funcionais das isoformas da hexoquinase diferem significativamente.
A isoforma I (doravante hexocinase I) regula a etapa de limitação da glicólise no cérebro e nos glóbulos vermelhos.
O produto da reação, glicose-6-fosfato (Gluc-6-P), inibe as isoformas I e II (mas não a isoforma IV) em níveis micromolares.
No entanto, o fosfato inorgânico (Pi) alivia a inibição de Gluc-6-P da hexoquinase I.
O domínio C-terminal da hexoquinase I possui atividade catalítica, enquanto o próprio domínio N-terminal não possui atividade, mas está envolvido na regulação alostérica positiva do produto por Pi.
Em contraste, as partes C e N-terminais têm atividade catalítica comparável na isoforma II.
Assim, entre as isoformas da hexoquinase, a hexoquinase cerebral exibe propriedades reguladoras únicas nas quais os níveis fisiológicos de Pi podem reverter a inibição devido aos níveis fisiológicos de Gluc-6-P (Alexander E Aleshin, 1998).
A hexoquinase do tipo I, II e III pode fosforilar uma variedade de açúcares da hexose, incluindo glicose, frutose e manose, e, como tal, está envolvida em uma série de vias metabólicas (Enzymes of Gllyysis, SF).
A glucocinase hepática difere das outras isoformas em três aspectos:
- É específico para D-glicose e não funciona com outras hexoses
- Não é inibido pela glicose 6-fosfato
- Possui um Km maior que as demais isoformas (10mM vs 0,1mM), o que confere menor afinidade ao substrato.
A glucocinase hepática entra em vigor quando a concentração de açúcar no sangue é alta, por exemplo, após uma refeição rica em carboidratos.
A glicocinase é muito importante em outro aspecto: é deficiente na doença do diabetes mellitus.
Nesta doença, o pâncreas falha em secretar insulina em quantidades normais, a glicemia é muito alta e é formado muito pouco glicogênio hepático (Lehninger, 1982).
Referências
- Alexander E Aleshin, ZG (1998). O mecanismo de regulação da hexoquinase: novas descobertas da estrutura cristalina da hexoquinase recombinante do cérebro humano complexada com glicose e glicose-6-fosfato. Estrutura, Volume 6, Edição 1, 15, 39-50.
- Berg JM, TJ (2002). 5ª edição. Nova York: WH Freeman.
- Enzimas da glicólise. (SF). Recuperado de ebi.ac.uk.
- Kornberg, H. (2013, 22 de maio). Metabolismo Recuperado de britannica.com.
- Lehninger, AL (1982). Princípios de Bioquímica. Nova York: Worth Publisher, Inc.
- Schneeberger, BM (1999). HEXOKINASE Recuperado de chem.uwec.edu.
- Schroering, K. (2013, 20 de fevereiro). A estrutura e o mecanismo da hexoquinase. Recuperado de proteopedia.org.