Gluconeogénesis

Gluconeogénesis y Síntesis de Carbohidratos

Catabolismo - Carbohidratos, Ácidos Grasos y Amino Ácidos → Convergencia: Ciclo de Krebs, Fosforilación Oxidativa

Anabolismo - energía química (ATP) y NADH o NADPH para sintetizar macromoléculas a partir de precursores simples.

Anabolismo-Reductivo Catabolismo-Oxidativo

Relación entre Anabolismo y Catabolismo: Reacciones comunes (utilizadas en ambos procesos, reversibles). Por lo menos una no es reversible y es única para cada proceso.

Regulación:

a) Ocurre en estos pasos no reversibles

b) Coordinada, catabolismo activo - anabolismo inactivo

c) primeros pasos para evitar síntesis de intermediarios

Procesos endergónicos (anabolismo) son acoplados a hidrólisis de ATP - termodinámicamente favorables.

Gluconeogénesis - síntesis de glucosa a partir de compuestos simples no carbohidratos

Necesaria - tejidos que utilizan glucosa como única (o principal) fuente de energía (cerebro, sistema nervioso, eritrocitos, etc.)

Universal - (animales, plantas, hongos, mo.)

Ocurre principalmente en hígado y un poco en corteza adrenal - glucosa producida aquí es transportada a otros tejidos.

Precursores - lactato, piruvato, varios a.a.

Rxns. gluconeogénesis - idénticas en todos org., varía su regulación dependiendo de especies y tejidos.

Siete reacciones de glucólisis son utilizadas en gluconeogénesis

Tres de glucólisis son irreversibles (no pueden utilizarse en gluconeogénesis) Existen pasos alternos que hacen las rxns exergónicas. En estos pasos se lleva a cabo la regulación de gluconeogénesis.

Glucólisis vs. Gluconeogénesis

10) Transferencia de grupo fosfato de PEP a ADP

- Enzima – kinasa de piruvato, requiere Mg2+ y K+

-  Imp. Regulación -  Formación de 2 ATP - Rx. Irreversible

Rutas alternas para la formación de PEP a partir de Piruvato

Primer Paso Irreversible en Gluconeogénesis

Piruvato→ Fosfoenolpiruvato (PEP)

No puede ser la rxn. reversible de la última rxn. de glucólisis. (∆G = -) Requiere rxns en citoplasma y mitocondrio.

Alanina, o Piruvato - Precursores

1) Piruvato es transportado al mitocondrio o alanina es convertida a piruvato por transaminación en el mitocondrio.

2) Piruvato es convertido a oxaloacetato en el mitocondrio por carboxilasa de piruvato. Enzima requiere ATP y biotina.

biotina - transportador de HCO3-

Acetil CoA activa enzima - imp. en regulación

Rxn. anaplerótica - sintetiza intermediarios del Ciclo de Krebs.

Piruvato PEP (Carboxilación/Decarboxilación)

3) Oxaloacetato se reduce a malato en mitocondrio.

Enzima-dehidrogenasa de malato, utiliza NADH

∆G = 0 en condiciones intracelulares (Imp. en Ciclo de Krebs en dirección opuesta)

4) Malato sale del mitocondrio por el transportador de malato/α-cetoglutarato y en el citoplasma es oxidado a oxaloacetato. Produce NADH en el citoplasma.

5) Oxaloacetato es convertido en PEP por carboxikinasa de fosfoenolpiruvato.

Requiere Mg2+ y GTP.

Rxn reversible en condiciones celulares (Síntesis de PEP en balance con Hidrólisis de GTP)

Rutas alternas para la formación de PEP a partir de Piruvato

Se utiliza 1 ATP y 1 GTP Piruvato → PEP

Se produce 1 ATP PEP→piruvato

∆G’o = 0.9kJ/mol ∆G = -25kJ/mol

PEP se utiliza en otras rxns. [PEP] baja.

[NADH/NAD+] es más bajo en citoplasma que en mitocondrio. NADH se consume en gluconeogénesis en paso de 1,3-Bifosfoglicerato a gliceraldehído-3P.

Gluconeogénesis no puede continuar en ausencia de NADH - se transporta malato al citoplasma y se reoxida a oxaloacetato, produciendo NADH en el citoplasma.

Rutas alternas para la formación de PEP a partir de Piruvato

Lactato -precursor (músculo activo, eritrocitos)

1) lactato→ piruvato produce NADH en cit.

2) Piruvato se transporta al mitocondrio

3) piruvato → oxaloacetato (carboxilasa de piruvato)

4) oxaloacetato → PEP (carboxikinasa de PEP, isozima en el mitocondrio)

5) PEP - transportado al citoplasma

Segundo Paso Irreversible en Gluconeogénesis

Fructosa 1-6 BiP → Fructosa 6P

Enzima- fructosa 1,6 Bifosfatasa, requiere Mg2+

Hidrólisis irreversible del fosfato en el C-1.

No transferencia a ADP → ATP.

∆G = negativo, se libera Pi

Destinado a glucólisis, Ahora no hay vuelta atrás…

Tercer Paso Irreversible de Gluconeogénesis

Glucosa 6P → Glucosa

Enzima- glucosa 6-fosfatasa, requiere Mg2+, hidrólisis irreversible

No transferencia a ADP → ATP.

∆G = negativo, se libera Pi

Rxn. similar a paso 2

Enzima- solo en hepatocitos y riñón, no en músculo o cerebro. Por tal razón no ocurre gluconeogénesis en estos tejidos.

Gluconeogénesis - consume mucha energía

2 piruvato (3C) → 1 glucosa (6C)

Por cada molécula de piruvato se consumen:

2 ATP, 1 GTP y 1 NADH

Por cada molécula de glucosa sintetizada:

4 ATP, 2GTP, 2NADH

Esta energía es necesaria para hacer el proceso de gluconeogénesis irreversible.

Intermediarios del Ciclo de Krebs y Amino Ácidos Glucogénicos

Ácidos Grasos son fuente de energía pero no de carbonos en gluconeogénesis

Degradación de ácidos grasos no hay producción neta de oxaloacetato. Por cada 2C que entran al Ciclo de Krebs como Acetil CoA, salen 2C como CO2.

Produce mucha energía que se utiliza en gluconeogénesis.

Y Glicerol?

Ácidos Grasos son fuente de energía pero no de carbonos en gluconeogénesis

Y Glicerol?