ruta metabólica pola cal se producen moléculas de glicosa From Wikipedia, the free encyclopedia
A gliconeoxénese ou neoglicoxénese ("formación de novo azucre") é a ruta metabólica pola cal se producen moléculas de glicosa a partir de compostos que non son carbohidratos. É un proceso basicamente citosólico, que na súa maior parte ten lugar no fígado (en situación de xexún principalmente) e en menor medida no córtex dos riles. En humanos, os principais precursores utilizados na gliconeoxénese son: lactato, glicerol e certos aminoácidos, principalmente alanina. As reaccións da gliconeoxénese son inversas ás da glicólise excepto en tres puntos específicos.[1]
En mamíferos, a maioría dos tecidos pode de suplir as súas necesidades enerxéticas a partir da oxidación de varios compostos, como aminoácidos, azucres e ácidos graxos; porén, algúns tecidos dependen case completamente da glicosa como fonte de enerxía metabólica. Para o cerebro humano e o sistema nervioso, e noutros tecidos e células como os eritrocitos, testículos, medula renal e tecidos embrionarios, a glicosa sanguínea é a única ou principal fonte de enerxía. Só o cerebro require preto de 120 g de glicosa cada día (máis da metade de toda a glicosa almacenada como glicóxeno en músculos e fígado).[2] A longo prazo, todos os tecidos requiren tamén glicosa para outras funcións, tales como a síntese da ribosa dos nucleótidos ou da porción glicídica de glicoproteínas e glicolípidos. Por tanto, para sobreviviren, os organismos precisan ter mecanismos para manter os niveis sanguíneos de glicosa.[1] Cando a concentración de glicosa circulante procedente da alimentación diminúe, o glicóxeno hepático e muscular é degradado (glicoxenólise) facendo que a glicemia volva a valores normais. Ademais, a subministración de glicosa que poden facer eses reservorios non é sempre suficiente (e non duraría máis de 10 a 18 horas). Entre as comidas e durante longos xexúns, ou despois de exercicios vigorosos, o glicóxeno consómese rapidamente, situación que tamén ocorre cando a dieta non achega suficiente glicosa ou cando hai dificultades na absorción da glicosa polas células. Nesas situacións, os organismos necesitan un método para sintetizar glicosa a partir de precursores que non sexan carbohidratos. Isto realízase pola vía metabólica da gliconeoxénese, a cal converte piruvato e compostos relacionados de tres e catro carbonos en glicosa.[2]
As modificacións que ocorren no metabolismo da glicosa durante o cambio do estado alimentado a un estado de xexún están reguladas por hormonas como a insulina e o glicagón. O nivel ee insulina está elevado no estado alimentado, e o glicagón aumenta durante o xexún. A insulina estimula o transporte de glicosa a certas células, como as dos músculos e tecido adiposo, e tamén altera a actividade de encimas chave que regulan o metabolismo, estimulando o almacenamento de combustible. O glicagón contrarregula os efectos da insulina, estimulando a liberación dos combustibles almacenados e a conversión de lactato, aminoácidos e glicerol en glicosa.[1]
A gliconeoxénese é un proceso presente en plantas, animais, fungos e diversos microorganismos, e as reaccións son practicamente as mesmas en todos os tecidos e todas as especies.[2]
Nas plantas en xerminación, as graxas e proteínas almacenadas son convertidas, a través de rutas que inclúen a gliconeoxénese, no disacárido sacarosa, que se transporta pola planta en desenvolvemento e serve de fonte de enerxía. A glicosa e os seus derivados son precursores da síntese das paredes celulares das plantas, nucleótidos e coencimas, e unha variedade doutros metabolitos esenciais. En moitos microorganismos, a gliconeoxénese comeza a partir de compostos orgánicos simples de dous ou tres carbonos, como acetato, lactato e propionato presentes no seu medio. Aínda que as reaccións da gliconeoxénese son as mesmas en todos os organismos, o contexto metabólico e a regulación da ruta difiren dunha especie a outra e nos distintos tecidos.[2]
As tres maiores fontes de carbono para a gliconeoxénese en humanos son lactato, glicerol e aminoácidos, particularmente alanina.
O lactato prodúcese en situacións anaerobias en tecidos como músculo en exercicio intenso (que realiza a fermentación homoláctica) ou nos eritrocitos (non teñen mitocondrias para facer a respiración aerobia), así como polos adipocitos durante o estado alimentado, e é convertido en piruvato polo encima lactato deshidroxenase.
O glicerol libérase das reservas adiposas de triacilglicéridos e entra na vía gliconeoxénica como dihidroxiacetona-fosfato (DHAP).
Os aminoácidos proveñen principalmente do tecido muscular, onde poden obterse da degradación da proteína muscular, aínda que isto non sucede a non ser en caso de moita necesidade. Todos os aminoácidos, excepto a leucina e a lisina, poden orixinar glicosa ao seren metabolizados a piruvato ou oxalacetato, intermediarios do ciclo de Krebs. A alanina, o principal aminoácido glicoxénico, prodúcese no músculo a partir doutros aminoácidos e de glicosa.[1]
Os ácidos graxos non poden converterse en glicosa en animais, con excepción dos ácidos graxos de cadea ímpar ou ramificada, os cales liberan propionato, un precursor do succinil-CoA. Os animais apenas temos ácidos graxos de número impar de carbonos, polo que esta vía non é moi importante, pero nos ruminantes si, porque as bacterias do seu rume fermentan toda a glicosa a propionato e outros ácidos e o animal non tería glicosa se non recorre á gliconeoxénese.
Nas plantas, especificamente durante a xerminación, o recurso dos ácidos graxos para a gliconeoxénese é importante. Utilizan o ciclo do glioxilato como un paso intermedio para poder converter ácidos graxos en azucres. O ciclo do glioxilato produce ácidos dicarboxílicos de catro carbonos (succinato) que poden entrar na gliconeoxénese.[3]
Dous ciclos importantes dependen do processo da gliconeoxénese: o ciclo de Cori e o ciclo da alanina. O ciclo de Cori ocorre no músculo esquelético e nos eritrocitos e consiste na oxidación de glicosa a lactato, con posterior transporte dese produto ao fígado, onde se utilizará na gliconeoxénese. Ten lugar cando o músculo quedou en anaerobiose.
O ciclo da alanina, que ocorre soamente no músculo esquelético, consiste na oxidación da glicosa a piruvato, a metabolización do piruvato en alanina (para retirar o NH3 tóxico do músculo), e o transporte ao fígado, onde será reconvertida a piruvato e o NH3 excretado como urea. O piruvato é utilizado entón na gliconeoxénese. Este ciclo ten lugar cando se produce moita alanina no músculo, resultado de desaminacións e transaminacións entre aminoácidos e cetoácidos ou a partir do piruvato da glicólise ou en estados como a inanición no que se degradan proteínas.[1]
O proceso de gliconeoxénese superponse ao da glicólise, no sentido de que a maioría das reaccións son reversibles. Nos puntos onde a enerxética da reacción encimática non permite a reversibilidade utilízanse encimas diferentes, que poden funcionar nesas condicións, ou reaccións de rodeo, pero nas demais reaccións actúa o mesmo encima e os mesmos substratos da glicólise, pero en sentido inverso. Os encimas implicados están regulados de maneira que predomine a glicólise, ou a gliconeoxénese, dependendo das condicións fisiolóxicas.[1] Os tres puntos onde a glicólise é irreversible in vivo son as reaccións catalizadas polos seguintes encimas:
Na gliconeoxénese podemos distinguir varias fases:
Esta é unha das reaccións nas que a reversibilidade non é posible. Para salvar este inconveniente enerxético a célula realiza unha secuencia de reaccións nas mitocondrias e citosol das células hepáticas. Nas ratas, a primeira das reaccións desta secuencia é a transformación nas mitocondrias do piruvato en oxalacetato polo encima piruvato carboxilase, na que se gasta ATP e se incorpora un CO2. A segunda reacción, tamén mitocondrial, é a transformación do oxalacetato en malato pola malato deshidroxenase, na que se gasta NADH. O malato pode saír da mitocondria polo transportador de dicarboxilatos da membrana mitocondrial e chega ao citosol, onde están os encimas da gliconeoxénese. Xa no citosol reoxídase a oxalacetato, producindo NADH, en reacción catalizada pola malato deshidroxenase citosólica. Por último, intervén a fosfoenolpiruvato carboxiquinase, que transforma o oxalacetato en fosfoenolpiruvato, con gasto de GTP e descarboxilación con liberación de CO2. Ademais, a fosfoenolpiruvato carboxiquinase mitocondrial pode orixinar tamén fosfoenolpiruvato na mitocondria directamente a partir do oxalacetato, polo que nesta vía alternativa non habería que formar primeiro malato.
Estas reaccións de rodeo sumadas poden resumirse así:
Téñase en conta nos balances enerxéticos finais, que para sintetizar unha glicosa son necesarias dúas moléculas de piruvato, polo que todos os gastos mostrados nestas reacción estarían duplicados.
Estas reaccións son reversibles, polo que se utilizan os encimas da glicólise en sentido inverso. Nelas consómese un ATP e un NADH por cada piruvato inicial.
Esta é outra reacción irreversible, polo que se utiliza un encima distinto do da glicólise. A frutosa 1,6-bisfosfatase hidroliza un dos fosfatos da frutosa 1,6-bisfosfato, transformándoa en frutosa 6-fosfato.
Son necesarias dúas reaccións para realizar esta transformación, pero son as mesmas ca as da glicólise, que agora funcionan en sendido inverso.
A reacción glicolítica coa hexoquinase non se pode utilizar, porque é irreversible. No seu lugar úsase o encima glicosa 6-fosfatase do retículo endoplasmático do fígado e riles dos vertebrados. Esta glicosa formada no fígado pasa ao sangue e é distribuída polo corpo.
A continuación móstranse todas as reaccións da gliconeoxénese partindo dunha molécula de lactato como precursor.
 | NAD+ NADH + H+  Lactato deshidroxenase |  | HCO3− ATP ADP + Pi  Piruvato carboxilase |  | GTP GDP +CO2 Fosfoenolpiruvato carboxiquinase |  | |
| L-Lactato | Piruvato | Oxalacetato | Fosfoenolpiruvato |
| +H2O Enolase  |  | Fosfo glicerato mutase |  | ATP ADP Fosfo glicerato quinase |  |
| Fosfoenolpiruvato | D-2-fosfoglicerato | D-3-fosfoglicerato | D-1,3-bisfosfoglicerato |
 | H2O Pi Frutosa 1,6-bisfosfatase |  | Glicosa 6-fosfato isomerase |  | H2O Pi Glicosa 6-fosfatase |  |
| β-D-Frutosa 1,6-bisfosfato | β-D-Frutosa 6-fosfato | α-D-Glicosa 6-fosfato | α-D-Glicosa |
A gliconeoxénese é unha reacción de síntese porque utiliza moléculas dun precursor de 3 carbonos e ten como produto final a glicosa, molécula de seis carbonos. Igual que toda reacción anabólica de síntese, a gliconeoxénese consome enerxía en forma de ATP e poder redutor (NADH). Por cada molécula de glicosa formada a partir de piruvato, hai que romper seis moles de enlaces fosfato de alta enerxía[1] en forma de 4 ATP e 2 GTP, e gástanse 2 NADH[2], que son utilizados nas reaccións catalizadas pola piruvato carboxilase, fosfoenolpiruvato carboxiquinase e fosfoglicerato quinase. Son necesarios dous moles de piruvato para a síntese dun mol de glicosa.[1]
O control da gliconeoxénese realízao o glicagón, que estimula ese proceso, e pola insulina, que actúa de maneira oposta.[1] A glicólise e a gliconeoxénese son reguladas reciprocamente. Se a glicólise (a conversión de glicosa en piruvato) e a gliconeoxénese (a conversión de piruvato en glicosa) puidesen ocorrer simultaneamente en altas taxas, o resultado sería o consumo de ATP e a produción de calor.[2] Aínda que a gliconeoxénese suceda durante o xexún, está tamén estimulada durante o exercicio prolongado, ou por unha dieta altamente proteica, ou en condicións de estrés. Os factores que promoven o fluxo xeral de carbono desde piruvato ata a glicosa inclúen a dispoñibilidade de substrato e as variacións na actividade ou cantidade de certos encimas chave da glicólise e gliconeoxénese.[1] O acetil-CoA activa fortemente a piruvato carboxilase e a gliconeoxénese. O AMP é inhibidor da frutosa 1,6-bisfosfatase e a gliconeoxénese.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
