Gliconeogénese

Apresentação do conceito de Gliconeogénese

A gliconeogénese (gluconeogénese ou neoglicogénese) é uma via metabólica na qual ocorre a produção de glicose a partir de precursores não glicídicos. Este processo bioquímico é realizado, maioritariamente, no fígado e em menor extensão no rim podendo ainda ocorrer numa taxa mais reduzida no cérebro, músculo esquelético e músculo cardíaco. O fígado é o principal órgão responsável por auxiliar na manutenção dos níveis de glicose no sangue. Este processo é muito importante, pois permite acompanhar as necessidades metabólicas do organismo e disponibilizar glicose suficiente quando necessário, principalmente para o cérebro e músculo. A gliconeogénese ocorre principalmente em períodos de jejum prolongados, uma vez que as reservas diretas de glicose livre disponíveis não são suficientes para atender as necessidades do organismo.

Os principais precursores não glicícidos da gliconeogénese são: lactato, aminoácidos e glicerol. Na gliconeogénese, os precursores não glicídicos são convertidos em piruvato ou entram na via glicolítica como substratos intermediários, na forma de oxaloacetato e di-hidroxiacetona fosfato. O lactato é produzido a partir do piruvato no músculo esquelético durante o metabolismo anaeróbio, em períodos de intensa atividade física, por ação da enzima lactato desidrogenase. No entanto, esta reação é reversível permitindo a formação de piruvato a partir do lactato , caso seja necessário. Os aminoácidos provenientes das proteínas obtidas através da alimentação e, em situações de jejum, da degradação de proteínas pelo músculo esquelético, podem ser convertidos em piruvato ou oxaloacetato. Os  triacilgliceróis,  quando  hidrolisados  no  tecido  adiposo,  formam  glicerol  e  ácidos  gordos.  O  glicerol  é  um precursor da glicólise que pode ser convertido no substrato di-hidroxiacetona fosfato entrando, desta forma, na via glicolítica para a produção de glicose.

Apesar de na glicólise ocorrer a formação de piruvato a partir de glicose e na gliconeogénese existir a produção de glicose  a  partir  de  piruvato  ou  outros  intermediários  da  glicólise,  estas  duas  vias  metabólicas  não  são completamente o inverso uma do outra. Com efeito, na glicólise existem três reações que não são reversíveis em condições normais e favoráveis termodinamicamente. As reações irreversíveis da glicólise são:

  • Glicose + ATP → glicose-fosfato + ADP (enzima: hexocinase)
  • Frutose-6-fosfato + ATP → frutose 1,6-bifosfato + ADP (enzima: fosfofrutocinase)
  • Fosfoenolpiruvato + ADP → piruvato + ATP (enzima: piruvato cinase)

Estas reações correspondem à primeira, terceira e nona etapa da glicólise, respetivamente. Estas reações podem ser ultrapassadas, na gliconeogénese, através da introdução de uma nova etapa e da presença de enzimas específicas. A conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato é conseguida através da ação das enzimas piruvato carboxinase e fosfoenolpiruvato carboxicinase, sendo este um processo dividido em duas etapas:

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

Numa outra etapa, a frutose 1,6-bifosfato é convertida em frutose-6-fosfato através de uma reação de hidrólise catalizada pela enzima frutose 1,6-bifosfatase:

  • Frutose 1,6-bifosfato + H2O → Frutose-6-fosfato + Pi (enzima: frutose 1,6-bifosfatase)

Por fim, a primeira reação irreversível da glicólise pode ser contornada por ação da enzima glicose 6-fosfatase, responsável por catalisar a seguinte reação hidrolítica que culmina com a formação de glicose:

  • Glicose-6-fosfato + H2O → glicose + Pi (enzima: glicose 6-fosfatase)

Assim, as reações irreversíveis da glicólise são contornadas na gliconeogénese com o auxílio de enzimas específicas sendo que as restantes reações da glicólise são reversíveis e estão igualmente presentes na gliconeogénese, mas no sentido inverso.

A gliconeogénese é controlada pela glicólise e vive-versa, de modo a que uma via esteja praticamente inativa enquanto a outra se encontrar em elevada atividade. Esta regulação recíproca entre as duas vias metabólicas contém vários pontos de controle como é o caso das enzimas fosfofrutocinase e frutose 1,6-bifosfatase, enzimas muito importantes no controlo da glicólise e gliconeogénese. A frutose 1,6-bifosfato funciona como uma molécula sinalizadora intracelular indicando elevados níveis de glicose no  organismo quando está presente em grandes quantidades nas células, o que leva à ativação da glicólise e inativação da gliconeogénese através da regulação das enzimas anteriormente mencionadas. Por outro lado, a  piruvato cinase e  a piruvato carboxilase também são controladas de modo a que estas duas enzimas não se encontram em atividade máxima em simultâneo.

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