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Gluconeogénesis

Presentación del concepto Gluconeogénesis

La Gluconeogénesis (gluconeogénesis o neoglucongénesis) es una vía metabólica en la cual ocurre la producción de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Este proceso bioquímico es realizado, mayoritariamente, en el hígado y en menor extensión en el riñón pudiendo también ocurrir en una tasa más reducida en el cerebro, músculo esquelético y músculo cardíaco. El hígado es el principal órgano responsable por ayudar en el mantenimiento de los niveles de glucosa en la sangre. Este proceso es muy importante, pues permite acompañar las necesidades metabólicas del organismo y poner a disposición glucosa suficiente cuando es necesario, principalmente para el cerebro y músculo. La gluconeogénesis ocurre principalmente en periodos de ayuno prolongados, puesto que las reservas directas de glucosa libre disponibles no son suficientes para atender las necesidades del organismo.

Los principales precursores no glucídicos de la gluconeogénesis son: lactato, aminoácidos y glicerina. En la gluconeogénesis, los precursores no glucídicos son convertidos en piruvato o entran en la vía glucolítica como sustratos intermediarios, en la forma de oxaloacetato y dihidroxiacetona fosfato. El lactato es producido a partir del piruvato en el músculo esquelético durante el metabolismo anaerobio, en periodos de intensa actividad física, por acción de la enzima lactato deshidrogenasa. Sin embargo, esta reacción es reversible permitiendo la formación de piruvato a partir del lactato, en el caso de que sea necesario. Los aminoácidos provenientes de las proteínas obtenidas a través de la alimentación y, en situaciones de ayuno, de la degradación de proteínas por el músculo esquelético, pueden ser convertidos en piruvato u oxaloacetato. Los triacilgliceroles, cuando son hidrolizados en el tejido adiposo, forman glicerina y ácidos grasos. La glicerina es un precursor de la glucólisis que puede ser convertida en el sustrato dihidroxiacetona fosfato entrando, de esta forma, en la vía glucolítica para la producción de glucosa.

A pesar de que en la glucólisis ocurre la formación de piruvato a partir de glucosa y en la gluconeogénesis existe la producción de glucosa a partir de piruvato u otros intermediarios de la glucólisis, estas dos vías metabólicas no son completamente lo contrario una de otra. En efecto, en la glucólisis existen tres reacciones que no son reversibles en condiciones normales y favorables termodinámicamente. Las reacciones irreversibles de la glucólisis son:

  • Glucosa + ATP → glucosa-fosfato + ADP (enzima: hexocinasa)
  • Fructosa-6-fosfato + ATP → fructosa 1,6-bifosfato + ADP (enzima: fosfofructoquinasa)
  • Fosfoenolpiruvato + ADP → piruvato + ATP (enzima: piruvato quinasa)

Estas reacciones corresponden a la primera, tercera y novena etapa de la glucólisis, respectivamente. Estas reacciones pueden ser superadas, en la gluconeogénesis, a través de la introducción de una nueva etapa y de la presencia de enzimas específicas. La conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato es conseguida a través de la acción de las enzimas piruvato carboxiquinasa y fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, siendo éste un proceso dividido en dos etapas:

  • Piruvato + CO2 + ATP + H2O → oxaloacetato + ADP + Pi + 2 H+ (enzima: piruvato carboxiquinasa)
  • Oxaloacetato+ GTP → fosfoenolpiruvato + GDP + CO2 (enzima: fosfoenolpiruvato carboxiquinasa)

En otra etapa, la fructosa 1,6-bifosfato es convertida en fructosa-6-fosfato a través de una reacción de hidrólisis catalizada por la enzima fructosa 1,6-bifosfato:

  • Fructosa 1,6-bifosfato + H2O → Fructosa-6-fosfato + Pi (enzima: fructosa 1,6-bifosfato)

Finalmente, la primera reacción irreversible de la glucólisis puede ser contornada por acción de la enzima glucosa 6-fosfatasa, responsable por catalizar la siguiente reacción hidrolítica que culmina con la formación de glucosa:

  • Glucosa-6-fosfato + H2O → glucosa + Pi (enzima: glucosa 6-fosfatasa)

De esta forma, las reacciones irreversibles de la glucólisis son contornadas con la ayuda de enzimas específicas siendo las restantes reacciones de la glucólisis reversibles e igualmente presentes en la gluconeogénesis, pero en el sentido inverso.

La gluconeogénesis es controlada por la glucólisis y viceversa, de modo a que una vía esté prácticamente inactiva mientras la otra se encuentre en elevada actividad. Esta regulación recíproca entre las dos vías metabólicas contiene varios puntos de control como es el caso de las enzimas fosfofructoquinasa y fructosa 1,6-bifosfatasa, enzimas muy importantes en el control de la glucólisis y gluconeogénesis. La fructosa 1,6-bifosfato funciona como una molécula señalizadora intracelular indicando elevados niveles de glucosa en el organismo cuando está presente en grandes cantidades en las células, lo que lleva a la activación de glucólisis e inactivación de la gluconeogénesis a través de la regulación de las enzimas anteriormente mencionadas. Por otro lado, la piruvato quinasa y la piruvato carboxilasa también son controladas de modo a que estas dos enzimas no se encuentran en actividad máxima en simultáneo.

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