GLUCONEOGÈNESIS: Reaccions específiques (2014)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura metabolisme
Año del apunte 2014
Páginas 10
Fecha de subida 12/11/2014
Descargas 8
Subido por

Descripción

GLUCONEOGÈNESIS: Reaccions específiques

Vista previa del texto

GLUCONEOGÈNESIS: Reaccions específiques Gluconeogènesi hepàtica és una via que afecta a més d’un teixit. Els teixits extrahepàtics són els responsables de sintetitzar els percussors gluconeogènesics captats pel fetge.
L’intestí, els eritròcits i els músculs alliberen lactat. El múscul a més, allibera alanina, per tant és un dels òrgans més importants respecte l’aportament d’energia. Tant el lactat com l’alanina es transformen en piruvat.
Els adipòcits alliberen glicerol, gràcies a la lipòlisi dels triacilglicèrids, aquest es transforma a triosa.
El piruvat passa a triosa i la triosa a glucosa que és alliberada a la sang i es desprèn als teixits necessitats de glucosa com a principal combustible.
Els teixits que realitzen perfectament la glucòlisi anaeròbia l’utilitzen per: 1. Obtenir ATP ràpidament: gran demanda, la fosforilació a nivell de substrat és més ràpida que la fosforilació oxidativa.
2. Sintetitzar L-lactat per: - Reoxidar el NADH citosòdic.
- Proporcionar aquest percussor pel fetge per la GNG (necessitat de glucosa).
- Evitar l’entrada de microorganismes (protector d’epitelis).
GLUCONEOGÈNESI La via de la gluconeogènesi a diferència de la glucòlisi, s’inicia als mitocondris, segueix al citosol i l’últim compartiment és la membrana del reticle endoplasmàtic. De dos piruvats acabem sintetitzant una glucosa, és a dir, just al contrari que en la glucòlisi.
En total té quatre enzims diferents a la glucòlisi; els enzims que actuen en les primeres dues reaccions (piruvat carboxilasa i PEP carboxiquinasa, PEPCK) i els enzims que actuen en l’antepenúltima (Fructosa 1,6bisfosfatasa) i última reacció (Glucosa 6-fosfatasa).
Les reaccions amb una doble fletxa, no són controladors de la via perquè funcionen cap els dos costats.
Les reaccions d’una sola fletxa, són els punts controladors de la via.
En el cas de la glucòlisi, s’utilitzarien justament les fletxes que en aquesta imatge estan prohibides.
Fase inicial de la GNG El piruvat entra al mitocondri amb ajuda d’un transportador. El piruvat prové de diversos percussors, excepte el percussor glicerol que directament es transforma en trioses-P en el citosol i des d’allà a glucosa.
El piruvat s’ha de transformar a fosfoenolpiruvat (PEP), aquest procés s’inicia en el mitocondri i acaba al citosol, tot i que pot ser que l’enzim final actuï en el citosol o en el mitocondri. Aquests enzims que actuen per formar el PEP s’anomenen igual en els dos cassos però realment són diferents i es troben en compartiments diferents: PEP carboxiquinasa. Són diferents perquè el de l’interior del mitocondri ha estat transcrit per el DNA mitocondiral, en canvi el del citosol ha estat transcrit pel DNA cel·lular.
- - Via mitocondrial: els percussors que entren es transformen a piruvat el qual entra en el mitocondri. Actua el piruvat carboxilasa, que li introdueix un CO 2, i el transforma a oxalacetat. Aleshores directament actua l’enzim PEP carboxiquinasa que el transforma a PEP amb l’alliberació del CO2 que havia entrat.
Via mitocondrial-citosòlica: el piruvat entra al mitocondri, allà actua el piruvat carboxilasa, que li introdueix un CO2, i el transforma a oxalacetat. Aquest últim amb la utilització de poder reductor es transforma a malat el qual serà expulsat del mitocondri a través d’uns transportadors d’oxalacetat-malat. Un cop fora el malat es torna a convertir en OAA, desprenent poder reductor mitjançant l’enzim malat –deshidrogenasa. Això es degut a que l’oxalacetat no té transportador en la membrana mitocondrial interna i per tant, no pot sortir ell mateix i s’ha de convertir en malat. Un cop en el citosol, la PEP carboxiquinasa transforma al malat a PEP alliberant el CO2 que anteriorment havia introduït.
Aquesta segona via és energèticament desfavorable, ja que necessita més energia.
Hi ha dos enzims característics de l’inici de la GNG: 1. Piruvat carboxilasa: via anapleròtica mitocondrial.
S’afegeix un CO2 al piruvat, per tal de formar un oxalacetat, aquest CO2 més endavant s’elimina. El CO2 prové de la molècula bicarbonat. És una reacció d’unió, per tant necessita energia que s’aporta amb una reacció acoblada, com per exemple, la hidròlisi d’ATP. Gràcies a aquesta la reacció global és exergònica.
2. Fosfoenolpiruvat carboxiquinasa (PEPCK): hi ha dues variants, una de mitocondrial i una de citosòlica. És l’encarregada d’eliminar el CO2 afegint anteriorment. Se li afegeix a l’OAA una guanosina, que fa que els electrons del COO- es moguin i d’aquesta manera es trenqui la molècula alliberant el CO2. La reacció global és exergònica, gràcies a la hidròlisi de GTP i la descarboxilació.
Tota aquesta energia que es necessita no prové dels substrats d’aquesta via, sinó que es fa servir la obtinguda en el cicle de Krebs. És una via anaeròbica i per tant es gasta energia, no s’obté.
És a dir, el ATP, GTP i NADH+H+ procedeixen de l’oxidació dels àcids grassos (β-oxidació mitocondrial) fins l’acetil-CoA i entrada del Cicle de Krebs + cadena respiratòria.
Via mitocondrial-citosòlica Via mitocondrial Fase final de la GNG Hidrolases: - Glucosa 6-fosfatasa: és un enzim que solament es troba present en el fetge i el còrtex renal. És un enzim clau de la GNG, ja que allibera la glucosa a la sang, i si s’inhibeix això no pot succeir de cap altre manera.
És un enzim característic de teixits gluconeogènics, en el reticle endoplasmàtic llis. Aquests teixits poden sintetitzar glucosa i exportar-la a l’exterior.
Fructosa 1,6bifosfatasa: és també un enzim clau per la GNG, ja que la glucosa del fetge, per exemple, es comparteix, és a dir, surt del fetge per anar a parar a altres òrgans. Però, en el cas de les fibres vermelles i el múscul cardíac, la glucosa se la queden aquests òrgans, ja que són molt actius. Aquest enzim no es troba en aquests òrgans, per tant, és la responsable d’aquest fet; del repartiment de la glucosa cap a altres òrgans.
Estequiometria GNG 2 piruvats + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH+H+ + H2O  1 glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2 H+ Percussors gluconeogènics No sempre es produeixen els cicles tancats de glucosa-alanina o el de cori, sinó que a vegades la via de glucosa té un inici i un final. Això es du a terme en casos extrems quan falta material (glucosa), aleshores es fan aquestes vies, on s’utilitzen proteïnes i triacilglicèrids. És a dir, el greix i les proteïnes en certs moments són capaços de degradarse per formar glucosa.
Un dels casos d’aminoàcid pot ser l’alanina: que és transaminada a Piruvat en el mitocondri.
Aquest procés desamina i aquest grup amino desprès va cap a la síntesi d’Urea. La part hidrocarbonada va cap a la síntesi de Glucosa-6P i Glucosa.
El glicerol és un polialcohol, molt soluble en aigua, petit, fàcil de manejar que necessita transportadors per travessar membranes, aquests transportadors específics s’anomenen aquoporines.
Per transformar el glicerol a glucosa, calen diverses transformacions: 1. Fosforilació: aquest procés NO es pot dur a terme en el teixit adipós blanc, ja que no té la glicerol quinasa. Per això el glicerol procedent dels triacilglicèrids s’allibera al plasma des de l’adipòcit.
2. Oxidació 3. Isomerització Aquest és un procés molt ràpid, molt més que les dues altres vies anteriors que coneixem per la síntesi de glucosa (la via mitocondrial-citosò lica i la via mitocondrial).
El glicerol procedent del teixit adipós blanc es metabolitza exclusivament en el fetge i el còrtex renal. És l’única par carbonada dels greixos (triacilglicèrids) que sí que es pot transformar a Glucosa.
Es transforma en Gliceraldheid 3-P en el citosol.
Hi ha dos aminoàcids (la leucina i la lisina) i els àcids grassos, que no seran mai percussors gluconeogènics, ja que es perden els seus carbonis en el cicle de Krebs i no aporten carbonis nets.
Antigament es pensava que GNG i la glucòlisi formaven un cicle: cicle fútil o cicle de/entre substrats. Els enzims d’un d’aquests cicles són normalment una quinasa i una fosfatasa, aquests enzims són: - De NO equilibri (exergòniques).
Independents i diferents.
Resposta sigmoïdal: cooperativitat per gran número de moduladors.
Activació o inhibició pels mateixos moduladors.
Inducció per acció hormonal (variació en el número de molècules del enzim).
Actuen a gran velocitat amb concentracions de substrat baixes o fisiològiques.
Actuen a diferent velocitat i de forma recíproca sense reciclatge de substrats, ni utilització inútil d’ATP.
Els cicles de substrats en una ruta metabòlica funcional no es troben ni molt a l’inici ni milt al final, sinó que es troben situats al mig, entre diferents reaccions d’equilibri. Aquests són punts de control del flux lineal de la ruta metabòlica, és un mecanisme de gran sensibilitat per regular una via metabòlica.
Són punts de regulació, en les reaccions de NO equilibri in vivo.
In vitro són reaccions reversibles, ja que es treballa amb concentracions de substrat i producte altes.
La direcció de flux de la ruta i la seva sensibilitat solament s’assoleix si algunes reaccions d’equilibri (E1, E4, E5, E6): van precedides i seguides per reaccions de NO equilibri (E2, E3).
Mecanisme per millorar i augmentar la sensibilitat d’un enzim (E) Canvis quantitatius importants en l’activitat de l’enzim (variació de la concentració i formes actives) davant a canvis quantitatius no molt grans de la concentració d’un Modulador: - Multiplicitat de moduladors.
Resposta sigmoïdal davant als moduladors.
Poc canvi en la concentració dels moduladors impliquen un augment en la sensibilitat i afinitat de l’enzim, un exemple són les hormones.
La diferència segueix sent 50, i per tant, tot i que el segon s’ha multiplicat molt més, segueix anant a la mateixa velocitat. A més, entra i surt el mateix.
Quan correm, respecte el repòs, necessitem molt més ATP. Entra molt més i la diferència és molt més gran, perquè avança molt més cap a la dreta. Però també ens cansem molt perquè ens quedem sense oxigen.
Exemple: Quan necessitem un control: Basal  Normal Modulador 1  augment E2 Modulador 2  disminució E3 Hormones  molt més augment E2 La regulació del substrat ha de ser al·lostèrica, en un moment concret podem modificar i augmentar la velocitat cap a un sentit i/o disminuir cap a l’altre.
...