GLUCONEOGÉNESIS
Gluco = Glucosa
Neo = Nuevo
Génesis = Formación
-Es la formación de glucosa nueva a partir de precursores que no sean HDC
Dónde se produce?
- Se genera en el hígado (Corteza renal) y un 10% en el riñón.
- Específicamente en el citosol y mitocondria.
- Destinos de la glúcosa sintetizada: SN y músculo esquelético.
- Formación de glucógeno, glucoproteínas, disacáridos, etc.
- Se encuentra en hipoglucemia o en ayunas (12 hrs), por lo cual vamos a necesitar azúcar.
Cuál es su función?
- Restablecer los niveles de glucosa en sangre.
Activada por: Glucagón y epinefrina.
Inhibida por: Insulina.
Cuáles son los 3 sustratos importantes en la gluconeogénesis? Lactato, alanina y glicerol 3 fosfato.
Precursores necesarios:
Baipás 1: Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato
Baipás 2: Conversión de la fructosa-1,6 bifosfato en fructosa-6-fosfato
La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis es esencialmente irreversible. El baipás consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6 bifosfatasa. La enzima requiere la presencia de Mg para su actividad y constituye uno de los principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa.
Baipás 3: Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa
Otra enzima específica, la glucosa-6-fosfatasa, es la que en su lugar (hexoquinasa) entra en acción. Se produce mediante una simple hidrólisis.
Requiere también Mg, se encuentra en la membrana del RE con su lugar activo hacia el espacio interior o luz del RE.
Gluco = Glucosa
Neo = Nuevo
Génesis = Formación
-Es la formación de glucosa nueva a partir de precursores que no sean HDC
- Función: Ruta anabólica que sintetiza glucosa a partir de precursores no glúcidos.
- Lactato
- Aminoácidos
- Glicerol
- Es la síntesis de glucosa a partir de precursores que no son hidratos de carbono.
- Se parece mucho a la glucólisis a la inversa, pero se utilizan reacciones enzimáticas diferentes en los lugares cruciales. De forma que las condiciones fisiológicas que activan la glucólisis inhiben la gluconeogénesis y a la inversa.
- El cuerpo necesita 160 g de glucosa al día.
Epónimo
- Claud Bernard
- 1843Dónde se produce?
- Se genera en el hígado (Corteza renal) y un 10% en el riñón.
- Específicamente en el citosol y mitocondria.
- Destinos de la glúcosa sintetizada: SN y músculo esquelético.
- Formación de glucógeno, glucoproteínas, disacáridos, etc.
- Se encuentra en hipoglucemia o en ayunas (12 hrs), por lo cual vamos a necesitar azúcar.
Cuál es su función?
- Restablecer los niveles de glucosa en sangre.
Activada por: Glucagón y epinefrina.
Inhibida por: Insulina.
Cuáles son los 3 sustratos importantes en la gluconeogénesis? Lactato, alanina y glicerol 3 fosfato.
Precursores necesarios:
- Lactato (producido fundamentalmente mediante la glucólisis
- Aminoácidos
- Glicerol
- Oxalacetato
Baipás 1: Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato
Comienza en la mitocondria e implica 2 reacciones. La piruvato carboxilasa cataliza la conversión, dependiente de ATP y biotina, del piruvato en oxalacetato.
Para poder utilizarlo en la gluconeogénesis, el oxalacetato debe salir de la mitocondria al citosol, donde tiene lugar el resto de la ruta. El oxalacetato se reduce por la malato deshidrogenasa mitocondrial a malato, que se transporta al citosol por intercambio con ortofosfato y luego se reoxida por la malato deshidrogenasa citosólica. Una vez en el citosol, actúa sobre el oxalacetato la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa para dar fosfoenolpiruvato.
Baipás 2: Conversión de la fructosa-1,6 bifosfato en fructosa-6-fosfato
La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis es esencialmente irreversible. El baipás consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6 bifosfatasa. La enzima requiere la presencia de Mg para su actividad y constituye uno de los principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa.
Baipás 3: Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa
Otra enzima específica, la glucosa-6-fosfatasa, es la que en su lugar (hexoquinasa) entra en acción. Se produce mediante una simple hidrólisis.
Requiere también Mg, se encuentra en la membrana del RE con su lugar activo hacia el espacio interior o luz del RE.
Patologías
- Entidades patológicas
- Obesidad
- Diabetes
- Síndrome metabólico
- Enfermedad de Von Gierke o Glucogenosis tipo 1: Almacenamiento de glucógeno tipo 1y déficit de glucosa-6-fosfatasa o de translocasa. Al no haber glucosa el organismo intenta obtener energía a través de cuerpos cetónicos Hay hepatomegalía, debilidad, sudoración, palidez, atrofia en el crecimiento; aumento de lactato y piruvato de manera inútiles.
(a) Defina gluconeogénesis y mencione el sitio celular donde se lleva a cabo.
Es la formación de glucosa a partir de precursores diferentes a las hexosas y se realiza en citosol y
en matriz mitocondrial. La mayoría de las reacciones toma lugar en citosol y solo una reacción
(empezando de piruvato) se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.
Este proceso es absolutamente necesario en todos los mamíferos porque el cerebro y el sistema
nervioso, así como la médula renal, los testículos, los eritrocitos y el tejido embrionario, requieren
glucosa de la sangre.
El cerebro humano requiere 120 g de glucosa/día. Las células de los mamíferos sintetizan
continuamente glucosa de los precursores simples piruvato y lactato y entonces transportan la glucosa a la
sangre. Otros precursores importantes son glicerol y la mayoría de los aminoácidos.
(b) ¿Cuáles son las necesidades diarias de glucosa en un adulto normal? 160 gramos.
(c) ¿Cuál es la cantidad de glucosa almacenada como reserva en un adulto normal y durante cuánto
tiempo puede suplir las necesidades energéticas?
La cantidad de glucosa presente en los fluidos corporales es de aprox. 20 g y la disponible de la
movilización rápida del glucógeno es de 190 g. Así, las reservas de glucosa son suficientes para suplir
las necesidades de 1 día.
(d) ¿En que situaciones fisiológicas se requiere una alta actividad gluconeogénica?
En largos períodos de ayuno y en los períodos de intenso ejercicio.
(e) ¿Cuáles son los principales sustratos para la síntesis de glucosa? Piruvato, lactato, glicerol y aminoácidos. El lactato se sintetiza por el músculo esquelético
en intensa actividad cuando la velocidad de glicólisis excede la velocidad metabólica del CAC y la cadena
respiratoria. Los aa se derivan de las proteínas de la dieta y, durante el ayuno, del rompimiento de las
proteínas del músculo esquelético. La hidrólisis de los TG en los adipocitos produce glicerol y ácidos
grasos.
(f) ¿Qué enzimas se requiere para que el glicerol se convierte en un intermediario de la
gluconeogénesis?
Glicerol cinasa: glicerol + ATP >>>glicerol 3 P + ADP y glicerol 3 fosfato deshidrogenasa que
convierte el glicerol 3 fosfato en dihidroxiacetona fosfato y NADH + H+
.
(g) ¿Por qué se dice que algunos aminoácidos son gluconeogénicos?
Porque pueden catabolizarse a piruvato o intermediarios del ciclo de Krebs (α-CG, succinil CoA, fumarato
u OA) y así dar lugar a la síntesis de glucosa.
(h) ¿Cuál es la importancia fisiológica de la gluconeogénesis en hígado y en riñón?
El principal sitio de la GN es el hígado, aunque también se lleva a cabo en la corteza renal, aunque la
cantidad total de glucosa formada ahí es de 1/10 de la formada en hígado, debido a la menor masa renal. La
GN en el hígado ayuda a mantener los niveles de glucosa en sangre de tal manera que el cerebro y
músculo pueden usar la glucosa circulante para suplir sus necesidades.
(i) ¿Cuál es la razón por la que la GN no se lleva a cabo en cerebro y en músculo?
Porque carecen de la enzima glucosa 6 fosfatasa que permite sintetizar glucosa a partir de glucosa 6
fosfato.
(j) ¿Cuáles son las diferencias enzimáticas entre la glucólisis y la gluconeogénesis, señale qué
enzima sustituyen a la hexocinasa, fosfofructocinasa-1 y piruvato cinasa?
La hexocinasa es sustituida por la glucosa 6 fosfatasa, la fosfofructocinasa-1 por la fructosa 2,5
bifosfatasa y la piruvato cinasa por las enzimas piruvato carboxilasa (mit) y fosfoenolpiruvato
carboxicinasa (cit).
(k) ¿Qué enzima de la gluconeogénesis está unida a la membrana del retículo endoplásmico liso? Glucosa 6 fosfatasa. Cataliza el paso final de la gluconeogénesis el cual no se lleva a cabo en el citosol.
La glucosa 6 fosfato se transporta al lumen del retículo endoplásmico en donde es hidrolizada por glucosa 6 fosfatasa, una enzima unida a membrana. Una proteína estabilizadora asociada a calcio es esencial para la actividad de la fosfatasa. La glucosa y el fosfato son regresados al citosol por un par de transportadores. El transportador de glucosa del retículo endoplásmico es similar al encontrado en la membrana plasmática.
(l) ¿Que coenzima requiere y cómo se regula la enzima piruvato carboxilasa? Requiere de biotina y la actividad de esta enzima depende de la presencia de acetil CoA. La biotina está unida covalentemente, como un grupo prostético, a la piruvato carboxilasa y sirve como un acarreador de CO2 activado. El grupo carboxilo terminal de la biotina está unido al grupo ε-amino de un residuo de lisina específico por un enlace amida.
(m) ¿Cuál es la ecuación balanceada y cuántos enlaces de alta energía se consumen en la gluconeogénesis a partir de piruvato?
2Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O -> Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+
ΔGo’ = -9 kcal/mol (seis enlaces de alta energía).
(n) Explique en que consiste el Ciclo de Cori. Es un ciclo por medio del cual, el lactato producido por el músculo en intensa contracción, difunde hacia la sangre (la mayoría de las membranas plasmáticas son permeables al lactato y piruvato) y llega al hígado en donde se usa como sustrato para sintetizar glucosa, la cual, a su vez, es exportada al músculo en intensa actividad. De esta manera, hay una interrelación entre el hígado y el músculo.
(k) ¿Qué enzima de la gluconeogénesis está unida a la membrana del retículo endoplásmico liso? Glucosa 6 fosfatasa. Cataliza el paso final de la gluconeogénesis el cual no se lleva a cabo en el citosol.
La glucosa 6 fosfato se transporta al lumen del retículo endoplásmico en donde es hidrolizada por glucosa 6 fosfatasa, una enzima unida a membrana. Una proteína estabilizadora asociada a calcio es esencial para la actividad de la fosfatasa. La glucosa y el fosfato son regresados al citosol por un par de transportadores. El transportador de glucosa del retículo endoplásmico es similar al encontrado en la membrana plasmática.
(l) ¿Que coenzima requiere y cómo se regula la enzima piruvato carboxilasa? Requiere de biotina y la actividad de esta enzima depende de la presencia de acetil CoA. La biotina está unida covalentemente, como un grupo prostético, a la piruvato carboxilasa y sirve como un acarreador de CO2 activado. El grupo carboxilo terminal de la biotina está unido al grupo ε-amino de un residuo de lisina específico por un enlace amida.
(m) ¿Cuál es la ecuación balanceada y cuántos enlaces de alta energía se consumen en la gluconeogénesis a partir de piruvato?
2Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O -> Glucosa + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+
ΔGo’ = -9 kcal/mol (seis enlaces de alta energía).
(n) Explique en que consiste el Ciclo de Cori. Es un ciclo por medio del cual, el lactato producido por el músculo en intensa contracción, difunde hacia la sangre (la mayoría de las membranas plasmáticas son permeables al lactato y piruvato) y llega al hígado en donde se usa como sustrato para sintetizar glucosa, la cual, a su vez, es exportada al músculo en intensa actividad. De esta manera, hay una interrelación entre el hígado y el músculo.
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