TEMA V. GLUCONEOGÉNESIS

1.Generalidades2.Regulación

CONDICIONES DE AYUNO PROLONGADO, ENTRE COMIDAS, DESPUÉS DELEJERCICIO VIGOROSO

LA RESERVA DE GLUCOSA SE AGOTA (GLUCÓGENO)

SE REQUIERE SINTETIZAR GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES NO GLUCÍDICOS

RUTA METABÓLICA DENOMINADA

GLUCONEOGÉNESIS“FORMACIÓN DE AZÚCAR NUEVO”

GENERALIDADES

La gluconeogénesis la llevan a cabo tanto en organismos eucarióticoscomo procarióticos

Las reacciones son esencialmente las mismas en todos los organismos

LA RUTA SE LOCALIZA EN EL CITOSOL

EN MAMÍFEROS tiene lugar principalmente en el HÍGADO y en menor extensión en la corteza renal

En mamíferos los precursores importantes de la glucosa son compuestos de tres carbonos tales como el lactato, el piruvato y el glicerol así como ciertos aminoácidos

ES UNA VÍA ANABÓLICA

GENERALIDADES

SÍNTESIS DEGLUCÍDOSA PARTIRDEPRECURSORESSENCILLOS

GLUCÓLISIS

GLUCOSA

GLUCOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO

DIHIDROXIACETONA FOSFATO + GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO

1,3-FOSFOGLICERATO

3-FOSFOGLICERATO

2-FOSFOGLICERATO

FOSFOENOLPIRUVATO

PIRUVATO

HEXOCINASA

FOSFOFRUCTOCINASA-1

PIRUVATO CINASA

GLUCONEOGÉNESIS

OXALACETATO

PIRUVATOCARBOXILASA

PEP CARBOXICINASA

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA

GLUCOSA 6-FOSFATASA

LA GLUCÓLISIS Y LA GLUCONEOGÉNESIS

NO SON RUTAS IDÉNTICASQUE TRANSCURREN EN DIRECCIONES OPUESTAS

LAS TRES REACCIONES IRREVERSIBLES DE LA GLUCÓLISISTIENEN ∆G GRANDES Y NEGATIVOS, MIENTRAS QUE LA MAYORÍATIENEN ∆G CERCANOS A 0

EN LA GLUCONEOGÉNESIS LOS TRES PASOS QUE RODEAN LAGLUCÓLISIS SE CARACTERIZAN POR SER REACCIONESEXERGÓNICAS GARANTIZANDO LA IRREVERSIBILIDAD

DE LA VÍA

1. La formación de Fosfoenolpiruvato a partir de Piruvato requiere dosreacciones exergónicas

GLUCÓLISISLAS REACCIONES DE RODEO REQUIERENENZIMAS TANTO DEL CITOSOL COMO DE LAMITOCONDRIA

PIRUVATO

Generadopor transaminaciónde la alanina

SÍNTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO A PARTIR DE PIRUVATO

PIRUVATOCARBOXILASA

(MITOCONDRIAL)BIOTINA

1.

FOSFOENOLPIRUVATO (PEP)CARBOXICINASA

(CITOSÓLICA)

2.

PAPEL DE LA BIOTINA EN LA REACCIÓN DE LA PIRUVATOCARBOXILASA

Piruvato

CO2

-

SITIO 2

Oxalacetato

PAPEL DE LA BIOTINA EN LA REACCIÓN CATALIZADA POR LA PIRUVATOCARBOXILASA

PERO LA MEMBRANA MITOCONDRIAL NO TIENE TRANSPORTADORDE OXALACETATO,POR LO QUE ES REDUCIDO A MALATOPOR LA MALATO DESHIDROGENASA MITOCONDRIALA EXPENSAS DEL NADH:

Oxalacetato + NADH + H+ L-Malato + NAD+

EL MALATO SI TIENE UN TRANSPORTADOR ESPECÍFICO EN LAMITOCONDRIA

L-Malato + NAD+ Oxalacetato + NADH + H+

MITOCONDRIA

CITOSOL

¿POR QUÉ LA RUTA DE ESTAS REACCIONES ES A TRAVÉS DE LAMITOCONDRIA?

[NADH ] / [NAD+ ]

1) EL NADH EN EL CITOSOL ES 105 VECES MENOR QUE EN LA MITOCONDRIA

2) DURANTE LA REDUCCIÓN DEL 1,3-BIFOSFOGLICERATO PARA FORMARGLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO EL NADH CITOSÓLICO SE CONSUME

SIN NADH NO PUEDE HABER

BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA

L-Malato + NAD+ Oxalacetato + NADH + H+

REACCIÓN EN EL CITOSOL

En el citosol, el OXALACETATOes convertido en FOSFOENOLPIRUVATOpor acción de laPEP CARBOXICINASA

1. Pérdida de CO2

2. Reordenamiento de e-con hidrólisis de GTP

OXALACETATO + GTP

FOSFOENOLPIRUVATO + CO2 + GDP

PIRUVATO

MALATO

OXALACETATO

PIRUVATO

LACTATO

EL PIRUVATO O LACTATOPUEDEN SER LOS

PRECURSORES DELPEP

PEP CARBOXICINASAMITOCONDRIAL

GLUCÓLISIS

GLUCOSA

GLUCOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO

DIHIDROXIACETONA FOSFATO + GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO

1,3-FOSFOGLICERATO

3-FOSFOGLICERATO

2-FOSFOGLICERATO

FOSFOENOLPIRUVATO

PIRUVATO

HEXOCINASA

FOSFOFRUCTOCINASA-1

PIRUVATO CINASA

GLUCONEOGÉNESIS

OXALACETATO

PIRUVATOCARBOXILASA

PEP CARBOXICINASA

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA

GLUCOSA 6-FOSFATASA

2. La conversión de Fructosa 1,6-bifosfato en Fructosa 6-fosfato

FRUCTOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO

PFK-1

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA(FBPasa)

PROMUEVE LA HIDRÓLISISDEL FOSFATO EN EL C-1

DE LA FRUCTOSA

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO + H2O FRUCTOSA 6-FOSFATO + Pi

∆G’0= -16.3 kJ/mol

3. La conversión de la glucosa 6-fosfato en glucosa libre

GLUCOSA 6-FOSFATO

GLUCOSA

HEXOCINASA GLUCOSA 6-FOSFATASA

CATALIZA LA HIDRÓLISIS DEUN ÉSTER FOSFATO

GLUCOSA 6-FOSFATO + H2O GLUCOSA + Pi

∆G’0= -13.8 kJ/mol

LA GLUCOSA 6-FOSFATASA:

NO SE ENCUENTRA EN EL MÚSCULO NI EN EL CEREBROEN ESTOS TEJIDOS NO SUCEDE LA GLUCONEOGÉNESIS

LA GLUCOSA PROVENIENTE DE LA GLUCONEOGÉNESISDE HÍGADO O DE RIÑÓN ES DESTINADA A MÚSCULO Y CEREBRO

Carl F. Cori y Gerty T. Cori

Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1947

Seis científicos que se formaroncon ellos obtuvieronPremios Nobel

CICLO DE CORI

Ciclo de reaccionesen el que seincluye la conversiónde glucosa en lactatoen el músculo yla conversión delactato englucosa en hígado

SE LOCALIZA EN LA CARA LUMINAL DEL RETÍCULOENDOPLASMÁTICO

LA GLUCOSA 6-FOSFATASA

REGULACIÓN POR COMPARTAMENTALIZACIÓN

GLUCONEOGÉNESIS (VÍA ANABÓLICA):

2 PIRUVATO + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H+ + 4 H2O

GLUCOSA + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+

∆G’0= -16 kJ/mol

GLUCÓLISIS ∆G’0= - 63 kJ/mol

GLUCOSA + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi

2 PIRUVATO + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O

ADEMÁS DEL PIRUVATO Y LACTATO ¿QUÉ OTROS COMPUESTOSPUEDEN SERVIR COMO PRECURSORES DURANTE LA GLUCONEOGÉNESIS?

INTERMEDIARIOS DEL CICLO DE KREBS

AMINOÁCIDOS

COMPUESTOS GLUCOGÉNICOS

CitratoIsocitratoα-cetoglutaratoSuccinil-CoASuccinatoFumaratoMalato

AlaninaGlutaminaCisteínaGlicinaSerinaTreoninaValinay más

LA GLUCONEOGÉNESIS Y LA GLUCÓLISIS ESTÁN REGULADAS

CONCERTADAMENTE

CUANDO AUMENTA EL FLUJO DE GLUCOSA A TRAVÉS DE LA GLUCÓLISIS, EL FLUJO DE PIRUVATO HACÍA GLUCOSA DISMINUYE, Y VICEVERSA

REGULACIÓN DE LA PIRUVATO CARBOXILASA

OXALACETATO

PIRUVATO

ES UN ENZIMA ALOSTÉRICA Y SU MODULADOR

POSITIVO ES EL ACETIL-CoA

REGULACIÓN DE LA FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA Y LA FOSFOFRUCTOCINASA-1