Gluconeogenesis

GLUCONEOGÉNESIS

Cuando las fuentes dietéticas de la glucosa no están disponibles y el hígado agoto su provisión de glucógeno, la glucosa se sintetiza a partir de precursores no hidratados de carbono por gluconeogénesis. En efecto, esta proporciona una fracción sustancial de la glucosa producida en seres humanos en ayunas, incluso dentro de pocas horas de haber comido. La gluconeogénesis se produce en el hígado y en menor extensión en el riñón.

Entre los precursores no hidratados de carbono que pueden convertirse en glucosa se incluyen los productos de la glucolisis lactato y piruvato, los intermediaros del del ciclo del ácido cítrico y los esqueletos de carbono de la moyoria de los aminoácidos. Sin embargo, en principio todas estas sustancias deben convertirse en oxalacetato, un componente de cuatro carbonos, que por sí solo es un intermediario del ácido cítrico. Los únicos aminoácidos que no pueden convertirse en oxalacetato en los animales son la leucina y la lisina porque su degradación genera solo acetil-CoA y porque en los animales no hay una via para la conversión neta de acetil-CoA en oxalacetato. Asi mismo, los acidos grasos no pueden servir como precursores de glucosa en animales porque la mayoría de los acidos grasos se degrada completamente en acetil- CoA.

Por convergencia, consideramos que la gluconeogénesis es la via por la que el pirubato se convierte en glucos. La mayoría de las reacciones de la gluconeogenesis son reacciones de glucolisis que proceden al revés. No obstante, las enzimas glucolíticas hexosinasa, fosfofructosinasa y pirubatocinasa catalizan las reacciones con grandes cambios de energía libre negativa. Por lo tanto, estas reacciones deben reemplazarce en la gluconeogenesis por otras que hagan la sisntesis de glucosa termodinámicamente favorable.

A. DE PIRUVATO A FOSFOENOLPIRUVATO

Comenzamos la explicación con la conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato (PEP). Debido a que este paso es contrario de la reacción altamente exergonica catalizada por la piruvatocinasa, requiere el ingreso de energía libre. Este último es intermediario de alta energía porque su descarboxilacion provee la energía libre necesaria para la síntesis de PEP. El proceso requiere dos enzimas:

1) Piruvato carboxilasa cataliza la formación de oxalacetato dirigida por ATP a partir de piruvato y HCO3

2) PEP carboxinasa(PEPCK) convierte el oxalacetato en pep en una reacción que usa GTP como donador de un grupo fosforilo.

La piruvato carboxilasa tiene un grupo prostético biotina. La piruvato carboxilasa es una proteína tetramerica de subunidades idénticas de 1160 residuos, cada una de las cuales tiene un grupo prostetico biotina. La biotina funciona como un transportador de CO2 por la formación de un sustituyente carboxilo en un grupo ureino. La biotina está unido covalentemente a un residuo Lys de la enzima para formar un residuo biocitina. Por lo tanto, el sistema de anillo de la biotina está en el extremo de un brazo flexible de 14 A de longitud. La biotina es un nutriente humano esencial. No obstante su deficiencia nutricional es rara debido a que se encuentra en muchos alimentos y se sintetiza por las bacterias intestinales.

La reacción de la piruvato carboxilasa se produce en dos fases:

FASE I: la adición del ATP en ADP actua para deshidratar el bicarbonato por medio de la formación de un intermediario carboxifosfato de alta energía. La reacción del CO2 resultante con biotina es exergonica. El grupo carboxilo unido a la biotina está unido respecto del bicarbonato y puede transferirse a otra molecula sin ingreso posterior de energía libre.

FASE II: el grupo carboxilo activado se transfiere desde la carboxibiotina hasta el piruvato en una reacción de tres etapas para formar oxalacetato.

Estas

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