- Característiques
- És un procés anabòlic
- Proveeix subministraments de glucosa
- Etapes (reaccions) de la gluconeogènesi
- ruta sintètica
- Acció de l'enzim fosfoenolpiruvat carboxiquinasa
- Acció de l'enzim fructosa-1,6-bisfosfatasa
- Acció de l'enzim de glucosa-6-fosfatasa
- precursors gluconeogènics
- lactat
- piruvat
- Glicerol i altres
- Regulació de la gluconeogènesi
- referències
La gluconeogènesi és un procés metabòlic que es presenta en gairebé tots els éssers vius, incloent plantes, animals i diversos tipus de microorganismes. Consisteix en la síntesi o formació de glucosa a partir de compostos que contenen carboni que no són carbohidrats, com els aminoàcids, glucogènics, el glicerol i el lactat.
Es tracta d'una de les vies de l'metabolisme dels carbohidrats que de el tipus anabòlic. Sintetitza o forma molècules de glucosa presents principalment en el fetge i, en menor proporció en l'escorça dels ronyons dels éssers humans i animals.
Via metabòlica de la Glucogénesis. Noms en blau indiquen els substrats de la via, fletxes en vermell les reaccions úniques d'aquesta via, fletxes tallades indiquen reaccions de la glucòlisi, que van en contra d'aquesta via, fletxes en negreta indiquen la direcció de la via. By BiobulletM, from Wikimedia Commons
Aquest procés anabòlic es produeix seguint el sentit invers de la via catabòlica de la glucosa, tenint enzims específics diferents en els punts irreversibles de la glucòlisi.
La gluconeogènesi és important per augmentar els nivells de glucosa a la sang i en teixits en casos d'hipoglicèmia. Així mateix amorteix el descens de la concentració dels carbohidrats en els dejunis prolongats o en altres situacions averses.
Característiques
És un procés anabòlic
La gluconeogènesi és un dels processos anabòlics de el metabolisme dels carbohidrats. Mitjançant el seu mecanisme es sintetitza la glucosa a partir de precursors o substrats formats per molècules petites.
Es pot generar glucosa a partir de biomolècules simples de naturalesa proteica, com els aminoàcids glucogènics i el glicerol, provenint el segon de la lipòlisi dels triglicèrids en el teixit adipós.
També el lactat funciona com a substrat i en menor proporció els àcids grassos de cadena imparell.
Proveeix subministraments de glucosa
La gluconeogènesi té gran importància per als éssers vius i en especial per al cos humà. Això es deu al fet que serveix per a proveir en casos especials la gran demanda de glucosa que el cervell requereix (120 grams per dia, aproximadament).
Quines parts de l'organisme demanen glucosa? El sistema nerviós, la medul·la renal, entre d'altres teixits i cèl·lules, com els glòbuls vermells, els quals utilitzen la glucosa com a única o principal font d'energia i de carboni.
Les reserves de glucosa com el glucogen emmagatzemades al fetge i els músculs amb prou feines arriben per un dia. Això sense considerar dietes ni exercicis intensos. Per aquesta raó, a través de la gluconeogènesi, l'organisme es proveeix de glucosa formada a partir d'altres precursors o substrats no carbohidrats.
Així mateix, aquesta ruta intervé en l'homeòstasi de la glucosa. La glucosa formada per aquesta via, a més de ser font d'energia, és el substrat d'altres reaccions anabòliques.
Un exemple d'això és el cas de la biosíntesi de biomolècules. Entre ells els glucoconjugados, els glicolípids, les glicoproteïnes i els aminosucres i altres heteropolisacàrids.
Etapes (reaccions) de la gluconeogènesi
By AngelHerraez, from Wikimedia Commons
ruta sintètica
La gluconeogènesi es porta a terme al citosol o citoplasma de les cèl·lules, principalment de l'fetge i en menor mesura en el citoplasma de les cèl·lules de l'escorça renal.
La seva ruta sintètica constitueix gran part de les reaccions de la glucòlisi (ruta catabòlica de la glucosa), però en sentit contrari.
No obstant això, és important ressaltar que les 3 reaccions de la glucòlisi que termodinàmicament són irreversibles, seran en la gluconeogènesi catalitzades per enzims específics diferents a les que intervenen en la glucòlisi, el que fa possible que es donin les reaccions en sentit invers.
Són específicament aquelles reaccions glicolítics catalitzades pels enzims hexoquinasa o glucoquinasa, fosfofructoquinasa i piruvat quinasa.
Revisant els passos crucials de la gluconeogènesi catalitzats pels enzims específiques, s'ha de la conversió de l'piruvat en fosfoenolpiruvat requereix una sèrie de reaccions.
La primera passa en la matriu mitocondrial amb la conversió de l'piruvat en oxalacetat, catalitzada per la piruvat carboxilasa.
Al seu torn, perquè el oxaloacetato pugui participar s'ha de convertir a malat per la malat deshidrogenasa mitocondrial. Aquest enzim es transporta per la mitocòndria cap al citosol, on es transforma novament a oxaloacetato per la malat deshidrogenasa que es troba en el citoplasma cel·lular.
Acció de l'enzim fosfoenolpiruvat carboxiquinasa
Mitjançant l'acció de l'enzim fosfoenolpiruvat carboxiquinasa (PEPCK) el oxaloacetato és convertit a fosfoenolpiruvat. Les respectives reaccions es resumeixen a continuació:
Tots aquests esdeveniments fan possible la transformació de l'piruvat a fosfoenolpiruvat sense la intervenció de la piruvat quinasa, que és especifica per la via glucolítica.
No obstant això, el fosfoenolpiruvat es transforma en fructosa-1,6-bisfosfat per l'acció dels enzims glicolítics que catalitzen aquestes reaccions de forma reversible.
Acció de l'enzim fructosa-1,6-bisfosfatasa
La següent reacció que supleix l'acció de la fosfofructoquinasa en la via glucolítica, és la que transforma la fructosa-1,6-bisfosfat en fructosa-6-fosfat. L'enzim fructosa-1,6-bisfosfatasa catalitza aquesta reacció en la ruta gluconeogénica, la qual és hidrolítica i es resumeix a continuació:
Aquest és un dels punts de regulació de la gluconeogènesi, ja que aquest enzim requereix de Mg 2+ per a la seva activitat. La fructosa-6-fosfat pateix una reacció d'isomerització catalitzada per l'enzim fosfoglucoisomerasa que la transforma en glucosa-6-fosfat.
Acció de l'enzim de glucosa-6-fosfatasa
Per finalitzar, la tercera d'aquestes reaccions és la conversió de la glucosa-6-fosfat en glucosa.
Aquesta procedeix mitjançant l'acció de la glucosa-6-fosfatasa que catalitza una reacció d'hidròlisi i que substitueix l'acció irreversible de la hexoquinasa o glucoquinasa en la via glucolítica.
Aquest enzim glucosa-6-fosfatasa es troba unida a l'reticle endoplasmàtic de les cèl·lules de fetge. També necessita de l'cofactor Mg 2+ per exercir la seva funció catalítica.
La seva ubicació garanteix la funció de l'fetge com sintetitzador de glucosa per suplir les necessitats d'altres òrgans.
precursors gluconeogènics
Quan en l'organisme no existeix suficient oxigen, com pot succeir en els músculs i eritròcits en el cas d'un exercici prolongat, es produeix la fermentació de la glucosa; és a dir, la glucosa no s'oxida completament en condicions anaeròbiques i per tant, es produeix el lactat.
Aquest mateix producte pot passar a la sang i d'allà arribar a el fetge. Allà actuarà com a substrat gluconeogènic, ja que a l'entrar a l'cicle de Cori el lactat es convertirà en piruvat. Aquesta transformació es deu a l'acció de l'enzim lactat deshidrogenasa.
lactat
El lactat és un important substrat gluconeogènic de el cos humà i una vegada que les reserves de glucogen s'esgoten, la conversió de l'lactat en glucosa ajuda a restablir el subministrament magatzem de glucogen en els músculs i fetge.
piruvat
D'altra banda, mitjançant reaccions que conformen l'anomenat cicle glucosa-alanina es produeix la transaminació de l'piruvat.
Aquest es troba en teixits extra hepàtics, efectuant-se la transformació de l'piruvat a alanina, la qual constitueix un altre dels importants substrats gluconeogènics.
En condicions extremes de dejuni prolongat o altres alteracions metabòliques, el catabolisme de les proteïnes serà com a última opció una font d'aminoàcids glucogènics. Aquestes formaran intermediaris del cicle de Krebs i generaran oxaloacetato.
Glicerol i altres
El glicerol és l'únic substrat gluconeogènic d'importància originat de el metabolisme lipídic.
S'allibera durant la hidròlisi dels triacilglicèrids, els quals estan emmagatzemats en el teixit adipós. Aquests es transformen mitjançant reaccions consecutives de fosforilació i deshidrogenació a dihidroxiacetona fosfat, els quals segueixen la ruta gluconeogénica per formar glucosa.
D'altra banda, pocs àcids grassos de cadena imparell són gluconeogènics.
Regulació de la gluconeogènesi
Un dels primers controls de la gluconeogènesi es realitza per una ingesta d'aliments amb baix contingut de carbohidrats, els quals propicien uns nivells normals de glucosa a la sang.
Per contra, si la ingesta de carbohidrats és baixa, la ruta de la gluconeogènesi serà important per satisfer els requeriments de glucosa de l'organisme.
Hi ha altres factors que intervenen en la regulació recíproca entre la glucòlisi i la gluconeogènesi: els nivells d'ATP. Quan es troben alts s'inhibeix la glucòlisi, mentre que la gluconeogènesi s'activa.
Succeeix el contrari amb els nivells d'AMP: si són alts s'activa la glucòlisi, però s'inhibeix la gluconeogènesi.
En les reaccions catalitzades per enzims específics en la gluconeogènesi ha certs punts de control. Quines? La concentració dels substrats i cofactors enzimàtics com el Mg 2+, i l'existència d'activadors com el cas de la fosfofructoquinasa.
La fosfofructoquinasa s'activa per l'AMP i la influència de les hormones pancreàtiques insulina, glucagó i fins i tot alguns glucocorticoides.
referències
- Mathews, Holde i Ahern. (2002). Bioquímica (3a. Ed.). Madrid: PEARSON
- Wikibooks. (2018). Principles of Biochemistry / gluconeogènesi i Glycogenesis. Pres de: en.wikibooks.org
- Shashikant Ray. (Desembre de 2017). Gluconeogènesi Regulation, Measurements, and Disorders. Pres de: researchgate.net
- Gluconeogènesi.. Pres de: imed.stanford.edu
- Lecture 3-Glycolysis and gluconeogènesi.. Pres de: chem.uwec.edu
- Gluconeogènesi.. Pres de: chemistry.creighton.edu