Gluconeogénesis

(Citosol, matriz mitocondrial y RE)

Es la síntesis de glucosa a partir de precursoresdiferentes a las hexosas (piruvato, lactato,glicerol, ácidos grasos de cadena impar yaminoácidos).

Se realiza en citosol, matriz mitocondrial yretículo endoplásmico. La mayoría de lasreacciones toma lugar en citosol y solo unareacción se lleva a cabo en la matriz mitocondrialy RE.

Este proceso es absolutamente necesario entodos los mamíferos porque el cerebro y elsistema nerviosos, así como los testículos, loseritrocitos y el tejido embrionario, requierenglucosa de la sangre.

Necesidades de glucosa• El cerebro humano requiere de 120 g

diarios de glucosa.• El cuerpo humano requiere de 160 g

diarios de glucosa.• La cantidad de glucosa en los fluidos

corporales es de 20 g y la cantidad deglucosa en forma de glucógeno y quese puede movilizar rápidamente es de190 g.

¿En que situaciones se requiere de una altaactividad gluconeógenica? Ayuno y ejercicio.

¿En dónde se lleva a cabo la gluconeogénesis?

Diferencias enzimáticas

Reacción Glicólisis Gluconeogénesis

1 Hexocinasa Glucosa 6-fosfatasa

3 Fosfofructocinasa-1

Fructosa 1,6-bifosfatasa

10 Piruvato cinasaPiruvato carboxilasaFosfoenolpiruvato

carboxicinasa

HexocinasaGlucosa + ATP Glucosa 6-fosfato + ADP

Glucosa 6-fosfatasaGlucosa 6-fosfato + H2O Glucosa + Pi

Fructosa 1,6 bifosfatasa

Fructosa 1,6-bifosfato + H2O Fructosa 6-fosfato + Pi

PFK-1Fructosa 6-fosfato + ATP Fructosa 1,6-bifosfato + ADP

Glicólisis

Gluconeogénesis

Piruvato cinasaFosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP

Piruvato carboxilasaPiruvato + HCO3

- + ATP Oxaloacetato + ADP + Pi + H+

Fosfoenolpiruvato carboxicinasaOxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP

Glicólisis

Gluconeogénesis

Glicólisis

Gluconeogénesis

GlicólisisGlucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ---> 2 Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H + +2H2O

G°’ = -62 kJ/mol

Reversa de la glicólisis2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H + + 2H2O ---> Glucosa + 2 ADP + 2Pi +2NAD+

G°’ = +62 kJ/mol.

Gluconeogénesis2Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O ----> Glucosa + 4 ADP+ 2GDP+ 6Pi + 2NAD+ + 2H+

G°’ = -16 kJ/mol

Ejercicio 1. Costo de energía de glicólisisy gluconeogénesis

¿Cuál es el costo (en equivalentes de ATP)de transformar glucosa a piruvato víaglicólisis y de regreso a glucosa víagluconeogénesis?

¿Por qué losmamíferos nopueden convertirácidos grasos decadena par englucosa?AG cadena par acetil-CoA

Ácidos grasos de cadena impar

(n) Acetil CoA + Propionil CoA

Beta oxidación

GlucosaPiruvato

Malato deshidrogenasaIsoforma mitocondrial

Malato deshidrogenasaIsoforma citosólica

F1,6BPasa

F2,6BPasa

F1,6BPasa

F1,6

BPa

sa

F2,6BPasa

F2,6BPasa

↓ [Glucosa] en sangre

↑ Secreción de glucagon

↑ Actividad adenilato ciclasa↑ [AMPc]

↑Actividad proteína cinasa A (PKA)

↑ Fructosa 2,6 bifosfatasa ↓ PFK-2

↓ [Fructosa 2,6 bifosfato (F2,6BP)]

↓ PFK-1 y ↑ Fructosa 1,6 bifosfatasa

↑Gluconeogénesis ↓Glicólisis

Ejercicio 2. Relación entre fructosa 1,6-bifosfatasa y los niveles de lactato ensangre.

Explique por qué un defecto congénito de laenzima fructosa 1,6-bifosfatasa del hígado,resulta en niveles anormalmente altos delactato en plasma sanguíneo.

Ciclo de Cori

Mitocondria

Retículo endoplásmico

Ejercicio 3. Síntesis de glucosa

Demostrar mediante reacciones conocidas silos siguientes sustratos pueden dar lugar a lasíntesis de glucosa.

a) Succinatob) Glicerolc) Acetil-CoAd) Piruvatoc) Butirato (ácido graso de cadena par)

Ejercicio 4. Fuente de glucosa durante lainanición

El humano adulto utiliza alrededor de 160 g de glucosapor día, de los cuales 120 g son utilizados por el cerebro.La reserva disponible de glucosa (aprox. 20 g de glucosacirculante y 190 g de glucógeno) es adecuada para undía.

Después de que se ha agotado la reserva durante elperíodo de inanición, ¿Cómo podría obtener más glucosael cuerpo?

Ejercicio 5. Deficiencia de tiamina y lafunción cerebral

Las personas con deficiencia de tiaminapresentan algunos signos característicos ysíntomas neurológicos, incluyendo lapérdida de reflejos, ansiedad y confusiónmental.¿Por qué la deficiencia de tiamina puedemanifestarse por cambios en la funcióncerebral?