Exokinase en glucokinase zijn twee enzymen die ingrijpen in de eerste fase van glycolyse.
Hexokinase is in staat om glucose om te zetten in glucose-6-fosfaat in cellen: hierdoor kan glucose de cellen binnendringen totdat de glykemie weer correct is; als de fosforylering van glucose niet in de cellen zou plaatsvinden, zou de opname ervan in de cellen stoppen zodra de intracellulaire glucoseconcentratie gelijk is aan de extracellulaire.
Hexokinase is aanwezig in alle cellen van het organisme en in alle cellen fosforyleert het glucose om de intracellulaire concentratie te verlagen, zodat glucose geleidelijk de cellen kan binnenkomen: met dit proces wordt de glykemie in het bloed na het eten gereguleerd.
Als er meer ATP wordt geproduceerd door glycolyse dan wordt gebruikt, kan de glycolytische route worden vertraagd; een van de strategieën om dit te doen is om de werking van de hexokinase te vertragen. Het hexokinase is onderhevig aan productremming; dit enzym heeft, naast de katalytische plaats waarin het substraat bindt, vele andere plaatsen die een modulator kunnen herkennen: als glucose-6-fosfaat de neiging heeft zich op te hopen, kan dat product allosterisch op hexokinase remmen. Glucose 6-fosfaat wordt, terwijl het de werking van een niet-competitieve remmer op het enzym uitvoert, verbruikt (door de werking van het enzym van de tweede stap), dus door de wet van massale actie verschuift het evenwicht naar de vorming van het product en het proces wordt hervat.
Glucose 6-fosfaat wordt in hoge concentraties in de cellen geproduceerd, waardoor de werking van de hexokinase (die dus geen glucose meer kan afbreken) sterk wordt geremd: om ervoor te zorgen dat glucose echter gefosforyleerd wordt, wordt het enzym glucokinase grijpt in.
In de cellen van de lever (en gedeeltelijk in de nieren) wordt door een geschikt signaal van insuline de expressie van het gen dat codeert voor glucokinase geïnduceerd. Als de bloedsuikerspiegel stijgt, wordt insuline geproduceerd, een hormoon dat wordt geproduceerd door de bètacellen van de pancreas; bij de productie van insuline wordt een bericht gestuurd naar de doelcellen, in dit geval hepatocyten (levercellen) en adipocyten (cellen van vetweefsel) Op deze cellen bevindt zich een speciaal eiwit, receptor genaamd, dat insuline herkent en het bindt om een insulinereceptorcomplex te vormen; dit alles vertaalt zich in een reeks signalen die leiden tot een of meer strategieën (metabole routes) om de concentratie van intracellulaire glucose te verlagen: met name het enzym-substraatcomplex induceert de expressie van een gen dat codeert voor glucokinase.
Glucokinase is een enzym dat, net als hexokinase, een fosforyl van ATP naar glucose kan overbrengen, maar heeft een andere structuur dan hexokinase: het heeft niet de negatieve modulatorplaats van het product; daarom vindt glucosefosforylering in hepatocyten zelfs buiten de energiebehoefte plaats, totdat de bloedsuikerspiegel een normaal niveau bereikt.
L "hexokinase is een alomtegenwoordig enzym dat in alle cellen aanwezig is; glucokinase is daarentegen typisch voor levercellen (c" zit alleen in de lever). Glucokinase is van voorbijgaande aard, het wordt zelfs gevonden na het eten wanneer de bloedglucose kan gaan van 5 mM tot 12-14 mM.
Glucokinase is een induceerbaar enzym, dat wil zeggen dat het in de cel aanwezig is wanneer het het nodig heeft en niet aanwezig is als het niet nodig is (het is een kwetsbaar enzym), terwijl hexokinase een enzym is dat in alle cellen aanwezig is in een concentratie die bijna constant (constitutief enzym) en is zeer resistent.
Daarom maakt het glucokinase een snellere verlaging van de intracellulaire glucoseconcentratie mogelijk en dientengevolge neemt de glucoseconcentratie in het bloed af omdat het, door gradiënt, de cellen binnenkomt.
Glucokinase is gevoelig voor proteolytische enzymen die het na verloop van tijd afbreken; elk molecuul afgebroken glucokinase moet worden vervangen door een ander molecuul zolang het insulinesignaal aanwezig is; wanneer de insulineconcentratie wordt verlaagd, blijft de glucokinaseproductie en alleen hexokinase over.
In een hepatocyt moet naast glycolyse ook een snelle opname van bloedglucose plaatsvinden om deze als reserve vast te houden en indien nodig te gebruiken: glucose-6-fosfaat wordt in de hepatocyten geaccumuleerd en, na passende transformaties, het wordt een kwestie van reserve (glycogeen). Glycogeen is een polysacharide die de energiereserve van het lichaam vormt; het hoopt zich op in de cellen (vooral in de lever en spieren) in de vorm van korrels; als je niet genoeg koolhydraten via de voeding tot je neemt, worden de glycogeenvoorraden afgebroken
VERVOLG: Tweede deel van glycolyse "
