Metabolismo de hidratos de carbono II. Gluconeogénesis

Metabolismo de hidratos de carbono II.
Gluconeogénesis. Reacciones propias.
Mecanismos de la piruvato carboxilasa y fosfoenolpiruvato
carboxiquinasa. Requerimientos energéticos.
Relación con el ciclo de Cori y el ciclo de la alanina.
Ciclos fútiles: reciclado de sustrato.
Ciclo oxidativo de las pentosas fosfato.
Síntesis de glúcidos a
partir de
precursores sencillos
Variaciones de energía libre de reacciones glucolíticas en los
eritrocitos
Rutas opuestas de
la glucólisis y de la
gluconeogénesis en
el hígado de rata.
Las reacciones de la
glucólisis se muestran en el
lado izq en rojo.
Síntesis de
fosfoenol
piruvato a
partir de
piruvato
Papel de la biotina en la
reacción de la piruvato
carboxilasa.
El cofactor biotina está unido de
forma covalente a la enzima a
través de un enlace amida con el
grupo ε-amino de un residuo Lys
formando un biotinil-enzima.
Residuo de Lys
Rol de la biotina
en la reacción
catalizada por la
Piruvato
carboxilasa
Primera enzima
reguladora en la
gluconeogénesis
que requiere
acetil-CoA como
efector positivo
Rutas alternativas
desde el piruvato
al
fosfoenolpiruvato.
La importancia relativa de las
dos rutas depende de la
disponibilidad de lactato o
piruvato y las necesidades
citosólicas de NADH para la
gluconeogénesis. La ruta de
la derecha predomina
cuando el lactato es el
precursor, debido a que el
NADH citosólico se genera
en la reacción de la LDH y no
se ha de transportar fuera de
la mitocondria.
Reacciones secuenciales de la gluconeogénesis
empezando a partir del piruvato
ΔG´o 0,9 kJ/mol
ΔG -25 kJ/mol
ΔG´o -16,3 kJ/mol
ΔG´o -13,8 kJ/mol
ΔG´o 0,9 kJ/mol
ΔG -16 kJ/mol
Aminoácidos
glucogénicos
agrupados
según el sitio de
entrada
Regulada por transcripción por factores
que exigen mayor producción de Gluc
(baja Gluc sanguínea, señalización por
glucagón)
PFK-1 + FBPasa-1:
ATP + H2O ---- ADP + Pi + calor
Si operaran de
manera
simultánea,
disiparía calor:
CICLO FÚTIL.
Sin embargo,
pueden ser
ventajosos para
controlar rutas,
con lo que el
término CICLO
DEL SUSTRATO
es más adecuado.
Dos destinos
alternativos para
el piruvato.
El piruvato se puede
convertir en glucosa y
glucógeno via
gluconeogénesis o ser
oxidado a acetil-CoA
para la producción de
enegía. La primera
enzima de cada ruta
está regulada
alostéricamente; el
acetil-CoA producido por
oxidación de los ácidos
grasos o por el complejo
de la PDH, estimula la
PC e inhibe la PDH.
Regulación de FBPase-1 y PFK-1
Continúa con el rol de la F2,6BP
Rol opuesto de la F2,6BP en la regulación de gluconeogénesis y glucólisis
Demostraron la conversión del
glucógeno en lactato en tejidos, el
paso del lactato de la sangre al
hígado y, dentro del hígado, la
reconversión del lactato en
glucógeno, ruta que se conoce
como CICLO DE CORI
Cooperación
metabólica
entre el
músculo
esquelético y
el hígado
Ciclo de Cori
Ciclo de la
glucosaalanina. La Ala
Pir y Lac se incorporan en Gluc,
que es devuelta al músculo y el
amoníaco se convierte en urea
actúa como
transportador de
amoníaco y del
esqueleto
carbonado del
piruvato desde el
músculo
esquelético al
hígado. El
amoníaco se
excreta y el
piruvato se
utiliza para
producir glucosa,
que vuelve al
hígado.
Esquema
general de la
ruta de las
pentosas
fosfato
Papel del
NADPH y del
glutatión en la
protección de las
células frente a
derivados de
oxígeno
altamente
reactivos.
El GSH protege a las
células destruyendo el
peróxido de hidrógeno
y los radicales
hidroxilo libres. La
regeneración del GSH
a partir de GSSG
necesita NADPH
producido por la
reacción de la glucosa
6-fosfato
deshidrogenasa.
Reacciones
oxidativas de la
ruta de las
pentosas fosfato.
Los productos finales son la
D-ribosa 5-fosfato, CO2 y
NADPH
Reacciones no oxidativas de la ruta de las pentosas fosfato
(a) Estas reacciones convierten pentosas fosfato en hexosas fosfato, lo que permite
que continúen las reacciones oxidativas. Las enzimas transcetolasa y transaldolasa
son específicas de esta ruta; las otras enzimas también actúan en las rutas
glucolíticas o gluconeogénicas.(b) Cada reacción es reversible, aquí se muestran
en la dirección de la oxidación continua de la glucosa 6-fosfato.
La reacción general catalizada por la transcetolasa es la transferencia de un grupo
de dos carbonos, transportando de forma temporal sobre TPP ligado a la enzima,
desde un dador cetosa a un aceptor aldosa.
Conversión de dos pentosas fosfato en una triosa fosfato y un azúcar fosfato
de siete carbonos, la sedoheptulosa 7-fosfato
Reacción catalizada por la transaldolasa
Segunda reacción catalizada por la transcetolasa
Intermediarios
carbanión
estabilizados
por
interacciones
covalentes con
la
transcetolasa
y la
transaldolasa
Papel del NADPH en la
regulación del reparto de la
glucosa 6-fosfato entre
glucólisis y ruta de las
pentosas fosfato.
Cuando se forma NADPH
más rápidamente de lo que
se utiliza para la
biosíntesis y reducción del
GSSG, aumeta la conc. de
NADPH con lo que inhibe
la primera enzima de la
ruta de las pentosas
fosfato.
El resultado es que hay
más glucosa 6-fosfato
disponible para la
glucólisis.