Metabolismo de carbohidratos 4 (Gluconeogénesis) · Metabolismo de carbohidratos 4...
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Metabolismo de carbohidratos 4 (Gluconeogénesis) Marijose Artolozaga Sustacha, MSc
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Metabolismo de
carbohidratos 4 (Gluconeogénesis)
Marijose Artolozaga Sustacha, MSc
GLUCONEOGÉNESIS
Gluconeogénesis
• Cerebro necesita 120 g de glucosa / día • Cuerpo completo: 160 g / día
• No siempre alcanzan las reservas en forma de glucógeno. Éste se agota:
– Entre comidas o en ayuno prolongado
– Después de ejercicio fuerte
• Necesario sintetizar glucosa para mantener los niveles sanguíneos normales
Se sintetiza en hígado (y riñón) y va por sangre a cerebro y músculo
Gluconeogénesis
• Gluconeogénesis = formación de azúcar “nueva”
• Vía de síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos.
• Es una ruta muy extendida:
– Animales, hongos, microorganismos
• Reacciones son esencialmente las mismas
– en todos los organismos
– en todos los tejidos
Gluconeogénesis
• Pero el contexto metabólico y la
regulación difieren
• En mamíferos:
• Principalmente en hígado (y en corteza renal)
• Mayoritariamente en el citosol (y mitocondria)
• A partir de:
– Lactato fermentación en músculo y eritrocitos, ciclo Cori
– Piruvato glicólisis
– Algunos aminoácidos proteínas dieta o musculares
– Glicerol grasas
Músculo y
cerebro
carecen de
una enzima
Reacciones de la gluconeogénesis Son “contrarias” a las de la glicólisis:
• Unas (7) son la inversa
• Otras (3) dan un “rodeo”
• Coenzimas necesarias:
ATP, GTP, NADH
Lanzadera
salida de
mitocondria
Hexoquinasa
Fosfofructoquinasa 1
Piruvatoquinasa
OJO:
¡Las 2 vías son irreversibles!
FOSFATASAS
Reacciones de la gluconeogénesis
Reacciones de la gluconeogénesis
Glu
có
lisis
Glu
coneogénesis
1a
1b
2
3
Reacciones de la Gluconeogénesis
1ª Reacción de rodeo (bypass):
Glicólisis:
PEP Pir
ADP ATP
Gluconeogénesis: 2 pasos
Pir OA PEP
CO2 CO2
ATP ADP+Pi
GTP GDP
a) Piruvato carboxilasa
b) PEP carboxiquinasa
1ª Reacción de rodeo (bypass):
1ª Reacción de rodeo (bypass): 1-a
a)Piruvato carboxilasa
• Coenzima= Biotina
• Energía: ATP ADP + Pi
En mitocondria!
Primero el Piruvato…
o entra en la mitocondria
o se produce ahí a partir de la Alanina (transaminasa)
Luego el oxalacetato puede:
- salir… ¡malato y NADH! (lanzadera)
- queda dentro... siguiente reacción
Regulación:
Necesita Acetil CoA = efector +
(Acetil CoA la cél ya está usando otras fuentes de energía=ác.grasos)
Pir + CO2 OA (ATP ADP+Pi)
1ª Reacción de rodeo (bypass): 1-b
b) PEP carboxiquinasa • Necesita Mg++
• Fosforila con GTP
En el citosol!
• Oxalacetato y NADH “salen” de la mitocondria
• Formación del PEP en el citosol
En mitocondria!
• Oxalacetato (y NADH) se queda en la mitocondria
• Formación del PEP en la mitocondria
OA PEP + CO2
(GTP GDP)
1ª Reacción de rodeo (bypass):
b) PEP carboxiquinasa
En el citosol!
• Oxalacetato y NADH “salen” de la mitocondria: ¡Lanzadera!
• Formación del PEP en el citosol
Cuando el precursor de la vía es el Piruvato
Así “sale” NADH, que se
necesitará en esta vía
1ª Reacción de rodeo (bypass):
b) PEP carboxiquinasa
En mitocondria!
• Formación del PEP en la mitocondria
• El oxalacetato no sale de la mitocondria, ni el NADH!
• El PEP sale de la mitocondria (por transportadores)
Cuando el precursor de la vía es el Lactato
El NADH, que se necesitará
en esta vía, ya se encuentra
en el citosol
1ª Reacción de rodeo
Dos rutas del Pir al PEP
según el precursor sea:
• Piruvato (Alanina…)
• Lactato:
- Producido en eritrocitos o en
músculo por ejercicio anaerobio
- Llega al hígado: Lactato DH
Piruvato y NADH en el citosol
2ª Reacción de rodeo
Glicólisis:
F-6-P F-1,6-diP
ATP ADP
(quinasa)
Gluconeogénesis:
F-1,6-diP F-6-P
Pi
(Fosfatasa= hidrolasa)
Fructosa-1,6-difosfatasa
Glucólisis
Gluconeo
génesis
3ª Reacción de rodeo, última de la gluconeogénesis
Glicólisis:
Glucosa G-6-P
ATP ADP
(quinasa)
Gluconeogénesis:
G-6-P Glucosa
Pi
(Fosfatasa= hidrolasa)
Glucólisis
Gluconeo
génesis
Glucosa-6-fosfatasa
¿Dónde está esta enzima?
La Glucosa-6-fosfatasa está:
• Sólo en hígado
• En el retículo endoplasmático
Se separa esta reacción
de las de la glicólisis (La fosfatasa abortaría
la glicólisis)
Músculo no tiene la enzima:
No puede exportar glucosa
3ª Reacción de rodeo, última de la gluconeogénesis
Glucosa sale a la sangre
La Glucosa-6-fosfatasa está sólo en el retículo endoplasmático del hígado
Balance energético de la Gluconeogénesis
Es muy cara pero esencial:
• 2 Piruvato 1 Glucosa
Gasta:
• 4 ATP 4 ADP
• 2 GTP 2 GDP
• 4 H2O 6 Pi
• 2 NADH+H+ 2 NAD+
Total: 6 ATP y 2 NADH / 1 glucosa
Otros precursores glucogénicos
• Aminoácidos:
Casi todos los aá se convierten en
o piruvato
o intermediarios del ciclo de Krebs
Oxalacetato
• Glicerol glicerol-3-P Dihidroxiacetona-P
Gluconeogénesis
Regulación de la gluconeogénesis
Gluconeogénesis ocurre en: • ayuno • ejercicio prolongado • dieta alta en proteínas • estrés…
Depende de
- La disponibilidad de sustratos glucogénicos, ej:
- ejercicio lactato
- estrés glicerol de adipocitos
- dieta de proteínas aminoácidos glucogénicos
- La actividad de enzimas clave de las vías
- La cantidad de ciertas enzimas clave
Regulación hormonal y alostérica
Regulación glucólisis - gluconeogénesis
Regulación: • alostérica • hormonal
• activación e inactivación por modificación covalente (fosforilación y defosforilación)
• enzimas inducidas
Debe ser coordinada y recíproca:
si aumenta una vía, baja la otra
Regulación glucólisis - gluconeogénesis
Ej: ayuno, insulina, glucagón: - (glucagón…AMPc):
- Las 3 enz claves de Gluconeogénesis son inducidas
- La Pir Quinasa de la Glicólisis es fosforilada= inactiva
- Fosforila la Fosfosfructoquinasa2 = enzima reguladora
- Se liberan los ác.grasos del tejido adiposo hígado b-oxidación acetil-CoA Krebs energía = ATP
Activador de la Pir Carboxilasa de la gluconeogénesis
Pir oxalacetato
Inhibidor de la PirDH (se fosforila):
Piruvato no pasa a acetil CoA y Krebs
Inhibidor de la Fosfosfructoquinasa1
de la glicólisis
Regulación glucólisis - gluconeogénesis
Glucagón hace que baje la
concentración de F 2,6-diP
Glucólisis, gluconeogénesis
Glucólisis: Gluconeogénesis: Fructosa 2,6-diP es: • Activador de Glicólisis
• Inhibidor de Gluconeogénesis
Regulación glucólisis - gluconeogénesis
Fructosa 2,6-diP se forma mediante la Fosfosfructoquinasa2 Enzima con dos actividades opuestas: - Actividad Fosfosfructoquinasa2:
F 2,6-diP a partir de Fructosa-6-P
- Actividad Fructosa-2,6-Difosfatasa:
F 2,6-diP formando Fructosa-6-P
Enzima regulada por fosforilación y defosforilación
mediante la Fructosa 2,6-diP
Regulación glucólisis - gluconeogénesis
Fosfosfructoquinasa2: -Enzima defosforilada actividad Fosfosfructoquinasa2 -Enzima fosforilada actividad Fructosa-2,6-Difosfatasa
defosforilada
fosforilada
Activador alostérico
de la Fosfofructoquinasa1
de la glicólisis y también
inhibidor de la fosfatasa de
la gluconeogénesis
Esto ocurre si el glucagón está bajo!!
Si está alto ocurre lo contrario.
mediante la Fructosa 2,6-diP
Regulación glucólisis - gluconeogénesis mediante la Fructosa 2,6-diP
