bq gluconeogenesis (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 4
Fecha de subida 06/11/2014
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1 Gluconeogénesis La gluconeogénesis es un proceso con múltiples pasos donde el piruvato y otros C3 (lactato, alanina o glicerol) se convierten en glucosa. En los animales se da en el hígado y en el riñón pero en menor grado y con ella obtenemos la glucosa necesaria para el funcionamiento del cerebro, músculos y eritrocitos.
Cuando dormimos no estamos ingiriendo glucosa y necesitamos sintetizarla de novo para obtener energía. Podemos sintetizar glucosa a partir de moléculas de tres átomos de carbono. Tiene lugar principalmente en el citoplasma celular excepto el último paso que se realiza en la mitocondria. La glucolisis también se realizaba en el citoplasma, por lo que el paso de una a otra tiene que estar muy regulado, de hecho siete de las reacciones son catalizadas por los mismos enzimas que los de la glucolisis, son reversibles. Hay tres pasos irreversibles regulados por enzimas gluconeogénicos.
La glucosa que obtenemos podrá ser almacenada en el hígado en forma de glucógeno o bien enviarla a sangre para alimentar los tejidos. Las plantas la almacenan en forma de almidón o celulosa. La glucolisis puede darse en todos los tejidos del cuerpo, la gluconeogénesis no.
La glucolisis y la gluconeogénesis tienen sentidos opuestos, hay pasos que son comunes y coinciden con los pasos de doble dirección que están muy cercanos del equilibrio. Si en la glucolisis un paso estaba catalizado un paso por una quinasa en la gluconeogénesis estará regulado por una fosfatasa. En el primer paso se necesitan dos reacciones, habrá dos enzimas diferentes. Este primer paso es el que se realiza en las mitocondrias, en la glucolisis es todo el proceso en el citosol. Los pasos reguladores tienen energía libre muy negativa también en la gluconeogénesis porque si no fuese así no se pasaría al producto, no sería favorable la reacción.
En la mitocondria, el piruvato de tres carbonos aumenta un átomo de carbono gracias a un bicarbonato, el C se incorpora en la posición del carbono 4 y se forma oxoloacetato, uno de los intermediarios del ciclo de Krebs, por eso se sitúa en la matriz mitocondrial. La biotina es un cofactor de la piruvato carboxilasa, la enzima catalizadora del paso. Para formar el enlace de carbono se hidroliza un ATP porque se necesita energía.
Después se forma el fosfoenolpiruvato con ayuda de PEP carboxiquinasa. Para ello el oxaloacetato se descarboxila (pierde el carbono que había ganado en forma de CO2). Se genera además un enlace fosfato rico en energía que proviene de una molécula de GTP de alta energía. El carbono cetona ha incorporado el fosfato procedente del GTP y se crea otro doble enlace carbono-carbono porque al eliminarse un metilo quedan electrones libres que antes estarían unidos a un H pero en este caso como no se aporta hidrogeno se mantienen estable uniéndose al carbono del costado por un doble enlace.
Las tres reacciones irreversibles están reguladas por las siguientes enzimas:    Hexoquinasa (en glucolisis) / glucosa 6-fosfatasa (gluconeogenesis) Fosfofructoquinasa-1 (glucolisis) / fructosa 1,6 bisfosfatasa (gluconeogenesis) Piruvato quinasa (glucolisis) / Pep- carboxiquinasa y piruvato carboxilasa (gluconeogenesis) 2 3 Primer paso irreversible: paso de piruvato a PEP El paso de oxaloacetato a fosfoenolpiruvato puede darse en las mitocondrias o en el citosol dependiendo de las necesidades de la célula. En un primer caso, el piruvato entra en la matriz mitocondrial, se forma el oxaloacetato y este no puede salir al exterior. Hay una lanzadora de malato pero no de oxaloacetato (el malato es el segundo intermediario en el ciclo de Krebs) por lo que el oxaloacetato se tiene que reducir a malato para poder salir por la lanzadora. El malato sale al citosol y se vuelve a convertir en oxaloacetato. Cuando hemos generado malato ha tenido lugar una oxidación de NADH para reducir el oxaloacetato a malato. Cuando el malato sale tiene que volver a oxidar a oxoalacetato y se forma en consecuencia NADH (reducido). A partir de aquí se formara el PEP. De este modo podremos generar poder reductor fuera de la mitocondria que es lo que nos interesa. En la mitocondria ya hay mucho NADH reducido, por lo que no supone un gasto en esta primera vía.
En el paso de la derecha tenemos poder reductor fuera de la mitocondria. El piruvato proviene originariamente del lactato. El músculo si ha hecho mucho esfuerzo ha generado poder reductor por la fermentación, el hígado incorpora lactato y tiene que sintetizar glucosa a partir de lactato para volver a enviar glucosa al músculo. El lactato se transforma en piruvato, de manera que se obtiene poder reductor (esto pasa en el citosol) con lo que ya tenemos poder reductor en el citosol y no necesitamos más, es decir, no necesitamos generar la primera vía, se forma PEP ya directamente desde la mitocondria, y este sí que puede salir de la mitocondria. La vía uno se genera cuando la celula necesita poder reductor (NADH).
Segundo paso irreversible: de fructosa 1,6 bifosfato a fructosa 6 fosfato El paso de fructosa 1,6 bifosfato a fructosa 6P es otro paso regulador, lo lleva a cabo la enzima fructosa 1,6 bisfosfatasa. La fructosa 1,6 bifosfato es rica en energía porque tienen enlaces fosfoéster (no fosfoanhidra que es más energético). La rotura del enlace fosfoéster genera energía, el incremento de energía es negativo, pero no la suficiente como para que se pueda acoplar una reacción de formación de ATP, que es lo que sucedía en la glucolisis.
Aunque también se rompe un enlace fosfato no es tan energético como para generar ATP pero si lo suficiente como para que sea un paso favorable y regulado. Para no entrar en un ciclo fútil (pasar de F6P a FBP y luego de nuevo a F6P) se regula el paso de F6P a FBP ya que solo se lleva a cabo cuando se requiere realmente energía y es necesario realizar la glucolisis.
A partir de la glucosa 6 fosfato obtenida se genera glucosa 6-fosfato en un paso reversible y después tiene lugar el último paso de la gluconeogénesis, que es además regulador e irreversible.
4 Tercer paso irreversible: de glucosa 6-fosfato a glucosa La glucosa 6 fosfato se desfosforila, por eso la reacción viene catalizada por una fosfatasa, la glucosa 6fosfatasa. De esta manera conseguimos pasar a glucosa. La enzima se localiza en la parte interna del lumen del RE, tiene que entrar G6P para desfosforilarse. En el momento en el que se desfosforila puede salir del retículo. Solo se encuentra esta enzima en el riñón y en el hígado, el musculo y el cerebro no tienen. La razón por la cual la gluconeogénesis solo tiene lugar en estos órganos es porque en los otros tejidos no hay esta enzima.
Ciclo de Cori En el musculo la glucosa almacenada se quema en un sprint muy rápido y la presión parcial de oxigeno baja mucho, por lo que se dan condiciones anaeróbica y se hace una fermentación láctica. El piruvato pasa a lactato para regenerar el poder reductor que había gastado en la glucolisis. Si se retuviese en el musculo acidificaría las células, por eso el lactato sale a la sangre y entra en el hígado, donde como ya hemos visto pasa a piruvato y luego a glucosa. El hígado libera glucosa a sangre para reponer la glucosa que los tejidos habían gastado y para seguir supliendo con energía. El musculo tiene mucho glucógeno almacenado, hace la gluconeogénesis hasta el punto de llegar a G6P pero como no tiene la enzima no lo puede pasar a glucosa.
Además esto es bueno porque así no pierde la glucosa almacenada a sangre, sino que toda la que capta la utiliza porque la pasa rápidamente a G6P y se queda atrapada. No necesita generar glucosa porque la G6P puede pasar directamente a la glucolisis sin necesidad de la enzima glucosa 6-fosfatasa. La glucosa que recibe el músculo de sangre es despreciable, obtiene la mayoría de su energía del glucógeno almacenado.
La gluconeogénesis es favorable porque va acoplada a la hidrolisis de ATP, para que tenga lugar tenemos que aportar energía y por eso es un proceso favorable y en su conjunto es irreversible. Tanto la glucolisis como la gluconeogenesis son favorables e irreversibles porque su energía libre es negativa. La razón por la que en la siguiente formula estequiométrica aparezca todo por duplicado es porque para formar 1 glucosa necesitamos dos piruvatos (en la glucolisis cuando una glucosa se rompía daba lugar a dos gliceraldehidos y para volver a formarla necesitamos otros dos) ...