Clase N°4 Gluconeogenesis Bioq Tec 2013

Sustratos de la gluconeogénesis
1.- Lactato, p
producido fundamentalmente mediante la
glucólisis en el músculo esquelético y los eritrocitos
Durante el ejercicio intenso se movilizan las reservas de
glucógeno y la glucosa-6-fosfato se convierte en
piruvato con mayor rapidez de lo que pueda alcanzar su
ulterior matabolismo a través de la piruvato
deshidrogenasa y del ciclo de ácido cítrico. Como el
piruvato es muy abundante la enzima lactato
deshidrogenasa lo reduce rápidamente a lactato.
lactato Este
proceso se denomina Ciclo de Cori.
2.- El aminoácido específico alanina,
2.
producido en el músculo mediante el ciclo
glucosa alanina.
g
En un proceso paralelo, denominado Ciclo
glucosa-alanina, el p
g
piruvato de los tejidos
j
periféricos
experimenta
una
transaminación a alanina que se devuelve
all hígado
hí d
y se utiliza
tili
para la
l
gluconeogénesis.
3.- Los aminoácidos generados a partir de
3.
proteínas de la dieta o a partir de la degradación
de las proteínas musculares durante la
inanición.
Los aminoácidos capaces de convertirse en
glucosa se denominan glucogénicos. Durante el
ayuno, el catabolismo de las proteínas
musculares constituye la principal fuente de
mantenimiento de las concentraciones normales
de glucosa en sangre
4.- El propianato, procedente de la degradación
4.
de algunos ácidos grasos y aminoácidos
g
la p
propionil-CoA
p
se
En todos los organismos
genera, bien a partir de la degradación de
algunos aminoácidos o bien a partir de la
oxidación de los ácidos grasos que tienen un
número impar de átomos de carbono. Esta
propionil CoA entra en la gluconeogénesis a
propionil-CoA
través de su conversión en succinil-CoA y de
esta a oxalacetato.
oxalacetato
5.- El g
glicerol p
procedente del catabolismo de las g
grasas.
Es muy importante señalar que los lípidos son malos
precursores gluconeogénicos. El catabolismo de los
triacilgliceridos produce ácidos grasos y glicerol. Los
ácidos grasos sufren una β-oxidación para producir
acetil-CoA el cual en los animales no puede convertirse
en piruvato ni en ningún otro precursor gluconeogénico,
gluconeogénico
por lo tanto no pueden experimentar una conversión
neta en hidratos de carbono. En consecuencia en la
degradación de las grasas el único producto que puede
entrar en la gluconeogénesis es el glicerol. Este
experimenta
una
fosforilación,
seguida
de
deshidrogenación para producir dihidroxicetona fosfato
Etapas de la gluconeogénesis
• Para q
que una ruta metabólica p
pueda darse sin dificultad
su ΔG’ debe ser fuertemente negativo para el conjunto
de la ruta. En el caso de la glucólisis, desde la glucosa
hasta el p
piruvato el ΔG’ es aproximadamente
p
–96
KJ/mol, dado que tres de sus reacciones de la ruta
glucolítica
son
muy
negativas
(exergónicas)
presentándose en forma irreversible. Estas son la
p
catalizada por la hexoquinasa, la fosfofructoquinasa y la
piruvato quinasa.
• Para que la gluconeogénesis pueda desarrollarse se
necesitan distintas enzimas que puedan evitar las tres
reacciones irreversibles catalizándolas en la dirección de
la síntesis de glucosa
Paso 1 Conversión del p
piruvato en fosfoenolpiruvato
p
A. La enzima piruvato carboxilasa cataliza la
A.conversión dependiente de ATP y de Biotina,
del piruvato en oxalacetato
Piruvato + CO2 +H2O + ATP → Oxalacetato + ADP + Pi + 2H+
ΔGº’ = -2,1 KJ/mol
La enzima requiere de manera absoluta
acetil-CoA como activador alostérico.
B.- El oxalacetato a través de la acción de la
B
fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK)
da fosfoenolpiruvato
Oxalacetato + GTP ↔ Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP
ΔGº’ = +2,9 KJ/mol
• La reacción global es la siguiente
Piruvato + ATP + GTP + H2O →
Fosfoenolpiruvato + ADP + GDP +Pi + 2H+
ΔGº’ = +0,8 KJ/mol
Paso2. Conversión de la fructosa 1,6-bisfosfato en
f
fructosa
t
6f f t
6-fosfato
• La reacción que tiene lugar en este paso
consiste en una simple reacción
por la fructosa-1,6hidrolítica, catalizada p
bisfosfatasa.
Fructosa-1,6-bisfosfato + H2O →
Fructosa-6-fosfato
Fructosa
6 fosfato + Pi
ΔGº’ = -16,3
ΔG
16,3 KJ/mol
Paso 3. Conversión de la g
glucosa-6-fosfato en g
glucosa
• A través de la enzima glucosa-6-fosfatasa
glucosa 6 fosfatasa
se produce una reacción de hidrólisis
Glucosa-6-fosfato + H2O → Glucosa + Pi
ΔGº’ = -12,1 KJ/mol
ΔGº’ = -47,6 KJ/mol
Regulación de la gluconeogésis
La glicólisis y la gluconeogénesis están
reguladas de forma coordinada y
reciproca.
Primer punto de control, piruvato.
• Piruvato carboxilasa →
activada por acetil-CoA
acetil CoA
• Piruvato deshidrogenasa →
inhibida por acetil-CoA
El segundo punto de control
Fructosa 1,6-bifosfatasa →
inhibida AMP
Fosfofructoquinasa
→ activada
AMP y ADP
→ inhibida
ATP y citrato
El tercer punto de control
• La glucosa
glucosa-6-fosfatasa
6 fosfatasa no tiene un control
alostérico conocido
• La actividad intracelular se controla por la
concentración
t ió
d l sustrato
del
t t
glucosa-6l
6
fosfato