Gluconeogénesis 1 - Que es la gluconeogenesis PDF

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Que es la gluconeogenesis...

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TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC

BIOQUIMICA

TEMAS 4.3 GLUCONEOGENESIS 4.3.1 REACCIONES SUSTRATOS Y REGULACIÓN

EQUIPO 6

BARRERA GONZALES DULCE JOANA CORTES ROSALES JOSE RAMON DIAZ CORTÉS MARIA FERNANDA GARCIA REYES DIANA JOSELIN ROMERO REYES DULCE ANAHÍ SALDAÑA CANO ANA DALAY

GRUPO 3451

GLUCONEOGÉNESIS Se denomina gluconeogénesis literalmente a la producción de nueva glucosa. Algunas células de los animales superiores tienen la capacidad de transformar productos del metabolismo que no tienen carácter de glúcidos en glucosa y posteriormente glucógeno. Se define como la biosíntesis de hidratos de carbono a partir de precursores de tres y cuatro carbonos, que generalmente no tienen naturaleza de hidratos de carbono. Ocurre principalmente en el hígado (90% en el hígado y 10% en los riñones).

La formación de glucosa no se produce por una simple inversión de la glucolisis, en cambio se sintetiza la glucosa por una ruta especial, la gluconeogénesis, que necesita enzimas mitocondriales y citosólicas La mayoría de las reacciones toman lugar en citosol y solo una reacción (empezando de piruvato) se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Ciertos tejidos en los mamíferos, pueden sintetizar glucosa a partir de precursores simples como lactato y alanina. Bajo condiciones de ayuno, la gluconeogénesis suministra casi toda la glucosa al organismo, así pues, se requiere la glucosa para ciertos tejidos, como el cerebro, es esencial para el manteamiento de las concentraciones de glucosa en la sangre. Estos precursores son sustratos carbónicos no carbohidratos, como el piruvato, lactato, oxalacetato o intermediarios que se pueden transformar en estas. Esto incluye todas las moléculas del ciclo de Krebs: los aminoácidos glucogénicos. Satisface las necesidades de glucosa cuando sus disponibilidades derivadas de la dieta y/o de las reservas de glucógeno son escasas. Realmente, el aporte de glucosa en suficiente cantidad es imprescindible, particularmente para el tejido nervioso y los eritrocitos, de forma que la hipoglucemia altera la funcionalidad del tejido nervioso, pudiendo desencadenar un coma e incluso la muerte. Hay tres pasos irreversibles en dirección glucolitica que no puede utilizarse en dirección gluconeogenica, estas son: la formación de fosfoenolpiruvato, formación de fructosa 6-fosfato y la formación de glucosa. Las siete reacciones restantes de la gluconeogénesis están catalizadas por enzimas glucoliticas que catalizan reacciones reversibles y que pueden decantarse en uno u otro sentido. REACCIONES UNICAS PARA LA GLUCONEOGENESIS 1. Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato: El piruvato es convertido primero en oxaloacetato por la piruvato carboxilasa (única enzima mitocondrial y necesita ser activada por la acetil-CoA), una enzima mitocondrial que requiere niotina y ATP.

1.1

1.2

El oxaloacetato no puede cruzar directamente la membrana mitocondrial interna, por lo tanto, es convertido en malato o aspartato, que si pueden hacerlo y reconvertirse en oxaloacetato en el citosol. El oxaloacetato es transformado a fosfoenolpiruvato requiriéndose GTP, la enzima implicada en este proceso es la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa.

Esta no puede llevarse a cabo en dirección inversa debido a un elevado valor negativo de la energía libre.

2.Conversión de la fructosa 1,6-bifosfato en fructosa –6-fosfato. Esta reacción es llevada a cabo gluconeogenicamenete por la fructosa 1,6biofasfatasa (Enzima alosterica, interviene en la regulación 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.

3.Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa.

Esta transformación se produce fundamentalmente en el hígado, La glucosa-6fosfatasa, es la que entra en acción y se encuentra en el retículo endoplasmatico del hígado. La importancia es que el hígado ayuda a sintetizar glucosa para exportarla a los tejidos de la circulación sanguínea.

PRINCIPALES SUSTRATOS Los precursores gluconeogenicos son moléculas que pueden usarse para producir una síntesis neta de glucosa. Lactato: Producido fundamentalmente mediante la glucolisis en el musculo esquelético y los eritrocitos. En la glucolisis se generan grandes cantidades de lactato en los músculos activos y los glóbulos rojos producen lactato en forma continua. El lactato de estas y otras fuentes entra en el torrente sanguíneo y llega al hígado donde se convierte en piruvato por acción del lactato deshidrogenasa. El piruvato puede ser entonces un sustrato para la gluconeogénesis la glucosa producida entra al torrente sanguíneo para ser entregada a los tejidos periféricos. A esta secuencia se le llama ciclo de cori. La conversión de la glucosa requiere energía que la mayor parte se deriva de la oxidación de ácidos grasos en el hígado

Aminoácidos: Generados a partir de proteínas de la alimentación o a partir de la degradación de las proteínas musculares durante la inanición. Los esqueletos de carbono en la mayor parte de los aminoácidos son catabolizados a piruvato o a compuestos intermediario en el ciclo del ácido cítrico. En los tejidos periféricos de los mamíferos el piruvato formado por glucolisis o por catabolismo de aminoácidos debe ser transportado al hígado antes de usarse en la síntesis de glucosa el ciclo de cori es una forma de lograr esta trasferencia convirtiendo el piruvato en lactato en los músculos y volviéndolo a convertir en piruvato en las células hepáticas. Los aminoácidos se convierten en una de las fuentes principales de carbono en la gluconeogénesis durante el ayuno cuando se agota el suministro de glucógeno. Alanina: Producido en el musculo mediante el ciclo glucosa-alanina.

Glicerol: Procedente del catabolismo de las grasas y pasa al hígado por la sangre. El glicerol se puede convertir en glucosa en una ruta que comienza con la fosforilación a glicerol 3-fosfato, catalizada por glicerol cinaza el glicerol 3.fosfato entra a la gluconeogénesis después de convertirse en dihidroxiacetona fosfato esta oxidación se puede catalizar con complejo de glicerol 3-fosfato deshidrogenasa y flavina embebido en la membrana mitocondrial interna la cara externa de esta enzima se enlaza a glicerol 3-fosfato y los electrones se pasan a la ubiquinona y después al esto de la cadena de transporte de electrones asociada a la membrana.

Propionato y lactato: El propionato se convierte en propionil-CoA y después en succinil-CoA, la succinil-CoA es un intermedio en el ciclo del ácido cítrico que se puede metabolizar y formar oxalacetato.

Acetato: Muchas especies pueden utilizar acetato como fuente principal de carbono. Estas especies pueden convertir el acetato en acetil-CoA que puede ser

el precursor para el oxalacetato. Las bacterias y los eucariotas unicelulares como la levadura utilizan el acetato como precursor para la gluconeogénesis. La ecuación global de la gluconeogénesis que implica la suma de las reacciones biosinteticas es:

Por cada molécula de glucosa que se forma se requieren 6 enlaces fosfatos ricos en energía y 2 moléculas de NADH

REGULACION DE LA GLUCONEOGENESIS: La regulación de la gluconeogénesis es crucial para muchas funciones fisiológicas, pero sobre todo para el funcionamiento adecuado del tejido nervioso. El flujo a través de la ruta debe aumentar o disminuir, en función del lactato producido por los músculos, de la glucosa procedente de la alimentación, o de otros precursores gluconeogénicos. La gluconeogénesis está controlada en gran parte por la alimentación. Los animales que ingieren abundantes hidratos de carbono presentan tasas bajas de gluconeogénesis, mientras que los animales en ayunas o los que ingieren pocos hidratos de carbono presentan un flujo elevado a través de esta ruta. Dado que la gluconeogénesis sintetiza glucosa y la glucólisis la cataboliza, es evidente que la gluconeogénesis y la glucólisis deben controlarse de manera recíproca. En otras palabras, las condiciones intracelulares que activan una ruta tienden a inhibir la otra.

Tres mecanismos se encargan de regular la actividad de enzimas vinculadas con el metabolismo de carbohidratos: 1.Cambios del índice de síntesis de enzima Las enzimas comprendidas en la utilización de glucosa (es decir, las de la glucólisis) se tornan más activas cuando hay superfluidez de glucosa, y en estas condiciones las enzimas de la gluconeogénesis tienen actividad baja. La insulina, misma que es secretada en respuesta a glucosa sanguínea aumentada, incrementa la síntesis de las enzimas clave en la glucólisis. También antagoniza el efecto de los glucocorticoides y del AMP estimulado por glucagón, que induce la síntesis de las enzimas clave de la gluconeogénesis

2.Modificacion covalente por medio de fosforilacion reversible El glucagón y la epinefrina, hormonas de las cuales depende una disminución de la glucosa en la sangre, inhiben la glucólisis y estimulan la gluconeogénesis en el hígado al aumentar la concentración de AMP. Esto, a su vez, activa a la proteína cinasa dependiente de AMP, lo que da pie a la fosforilación y desactivación de la piruvato cinasa

3.Regulacion alostéricos En la gluconeogénesis, la piruvato carboxilasa, que cataliza la síntesis de oxaloacetato a partir de piruvato, necesita acetilCoA como un activador alostérico. La adición de acetilCoA suscita un cambio de la estructura terciaria de la proteína. Esto significa que a medida que se forma acetilCoA a partir de piruvato, asegura de manera automática el suministro de oxaloacetato y, por tanto, su oxidación adicional en el ciclo del ácido cítrico, al activar a la piruvato carboxilasa. La actvacion de esta ultima, y la inhibición recíproca de piruvato deshidrogenasa por la acetilCoA derivada de la oxidación de ácidos grasos, explican la acción de la oxidación de ácidos grasos en limitar la oxidación de piruvato y la estimulación de la gluconeogénesis.

La fructosa 2,6-bisfosfato desempeña una función singular en la regulación de la glucólisis y la gluconeogénesis en el hígado La fructosa 2,6-bisfosfato es el más potente activador alostérico positivo de la fosfofructocinasa1, e inhibidor de la fructosa 1,6-bisfosfatasa en el hígado. Contrarresta la inhibición de la fosfofructocinasa-1 por el ATP, y aumenta la afinidad por la fructosa 6-fosfato. Inhibe la fructosa 1,6bisfosfatasa al incrementar la Km para la fructosa 1,6-bisfosfato. Sus cifras están bajo control tanto de sustrato (alostérico) como hormonal (modificación covalente). La fructosa 2,6-bisfosfato se forma por fosforilación de la fructosa 6fosfato por la fosfofructocinasa-2. La misma proteína enzima también se encarga de su desintegración, porque tiene actividad de fructosa 2,6-bisfosfatasa. Esta enzima bifuncional está bajo el control alostérico de la fructosa 6fosfato, que estimula a la cinasa e inhibe a la fosfatasa Por consiguiente, la gluconeogénesis es estimulada por un decremento de la concentración de fructosa 2,6bisfosfato, lo que desactiva a la fosfofructocinasa1 y elimina la inhibición de fructosa 1,6-bisfosfatasa. La xilulosa 5-fosfato, un intermediario de la vía de la pentosa fosfato, activa la proteína fosfatasa que

desfosforila la enzima bifuncional, de modo que aumenta la formación de fructosa 2,6-bisfosfato e incrementa la tasa de glucólisis. Esto lleva a aumento del flujo por la glucólisis y la vía de la pentosa fosfato, e incremento de la síntesis de ácidos grasos. FUENTES 1. F.Mohar Hernández, bioquímica animal, editorial felix Varela calle A, No.703 e/ 29 y zapata, Ciudad de la Habana Cuba 2. Mathews C.K. Van Holde, K, E: Ahern, K.G, Bioquímica (3ª. Ed) editorial Pearson educatión, S.A Impreso en España 2002 3. Gonzales y Pozo Virgilio- Laurence A. Moran- H. Robert Horton, editorial Pearson educatión, S.A Impreso en México 2008 4. Harvey, R. A. (2011). Bioquímica (5a. ed.). Wolters Kluwer Health 5. Blanco Gaitán, M. D. y Blanco Gaitán, M. D. (2017). Fundamentos de bioquímica metabólica (4a. ed.). Editorial Tébar Flores 6. Palacios Martínez, J. R. (Trad.), Lieberman, M. A. y Ricer, R. (2015). Bioquímica, biología molecular y genética (6a. ed.). Wolters Kluwer Health. 7. Murray R y col. Bioquímica de Harper.,29 edición.Editorial Mc Graw Hill, Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A, Piso 17, Col. Desarrollo Santa Fe, Delegación Álvaro Obregón C.P. 01376, México, D.F...