Estágios da gliconeogênese (reações) e regulação

O gliconeogênese É um processo metabólico que ocorre em quase todos os seres vivos, incluindo plantas, animais e vários tipos de microorganismos. Consiste na síntese ou formação de glicose a partir de compostos contendo carbono que não são carboidratos, como aminoácidos, glicogênios, glicerol e lactato.

É um dos caminhos do metabolismo de carboidrato do tipo anabólico. Sintetiza ou forma moléculas de glicose presentes principalmente no fígado e, em menor extensão, no córtex dos rins de humanos e animais.

Este processo anabólico ocorre seguindo a direção inversa da via catabólica da glicose, tendo diferentes enzimas específicas nos pontos irreversíveis da glicólise.

A gliconeogênese é importante para aumentar os níveis de glicose no sangue e nos tecidos em casos de hipoglicemia. Também amortece a diminuição na concentração de carboidratos em jejuns prolongados ou em outras situações aversas.

Índice

• 1 caraterísticas
  • 1.1 É um processo anabólico
  • 1.2 Fornecer suprimentos de glicose
• 2 estágios (reações) de gluconeogenesis
  • 2.1 Rota Sintética
  • 2.2 Ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase
  • 2.3 Ação da enzima frutose-1,6-bisfosfatase
  • 2.4 Ação da enzima glicose-6-fosfatase
• 3 precursores gluconeogênicos
  • 3.1 Lactato
  • 3.2 Piruvato
  • 3.3 glicerol e outros
• 4 Regulação da gliconeogênese
• 5 referências

Características

É um processo anabólico

A gliconeogênese é um dos processos anabólicos do metabolismo de carboidratos. Através de seu mecanismo, a glicose é sintetizada a partir de precursores ou substratos formados por pequenas moléculas.

A glicose pode ser gerada a partir de biomoléculas simples de natureza proteica, como os aminoácidos glicogênicos e o glicerol, sendo o segundo proveniente da lipólise dos triglicérides no tecido adiposo.

O lactato também funciona como substrato e, em menor extensão, em ácidos graxos de cadeia ímpar.

Fornecer suprimentos de glicose

A gliconeogênese é de grande importância para os seres vivos e especialmente para o corpo humano. Isso porque serve para fornecer em casos especiais a alta demanda de glicose que o cérebro requer (120 gramas por dia, aproximadamente).

Quais partes do corpo exigem glicose? O sistema nervoso, a medula renal, entre outros tecidos e células, como os glóbulos vermelhos, que utilizam a glicose como única ou principal fonte de energia e carbono.

As reservas de glicose, como o glicogênio armazenado no fígado e nos músculos, são insuficientes para um dia. Isso sem considerar dietas ou exercícios intensos. Por esta razão, através da gliconeogênese, o corpo é suprido com glicose formada a partir de outros precursores ou substratos não-carboidratos.

Da mesma forma, esta rota intervém na homeostase da glicose. A glicose formada por essa via, além de ser uma fonte de energia, é o substrato de outras reações anabólicas.

Um exemplo disso é o caso da biossíntese de biomoléculas. Entre eles estão glucoconjugados, glicolipídios, glicoproteínas e aminoazucares e outros heteropolissacarídeos.

Estágios (reações) de gluconeogenesis

Rota sintética

A gliconeogênese é realizada no citosol ou no citoplasma das células, principalmente no fígado e, em menor extensão, no citoplasma das células do córtex renal.

Sua rota sintética constitui grande parte das reações da glicólise (via catabólica da glicose), mas na direção oposta.

No entanto, é importante notar que as três reacções são termodinamicamente glicólise gluconeogénese irreversível ser catalisados ​​diferentes enzimas específicas envolvidas na glicólise, que permite inverter reacções são dadas.

São especificamente as reações glicolíticas catalisadas pelas enzimas hexoquinase ou glucoquinase, fosfofrutocinase e piruvato quinase.

Revendo os passos cruciais da gliconeogênese catalisada por enzimas específicas, a conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato requer uma série de reações.

A primeira ocorre na matriz mitocondrial com a conversão de piruvato em oxaloacetato, carboxilase de piruvato catalisada.

Por sua vez, para que o oxaloacetato participe, ele deve ser convertido em malato pela malato desidrogenase mitocondrial. Esta enzima é transportado pela mitocôndria para o citosol, onde é de novo convertido em oxaloacetato por malato desidrogenase a encontrada no citoplasma da célula.

Ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase

Através da ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato. As respetivas reações estão resumidas abaixo:

Piruvato + CO₂ + H₂O + ATP => Oxaloacetato + ADP + P_eu + 2H⁺

Oxaloacetato + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + PIB

Todos esses eventos possibilitam a transformação do piruvato em fosfoenolpiruvato sem a intervenção da piruvato quinase, específica para a via glicolítica.

No entanto, o fosfoenolpiruvato é transformado em frutose-1,6-bisfosfato pela ação de enzimas glicolíticas que catalisam essas reações reversivelmente.

Ação da enzima frutose-1,6-bisfosfatase

A próxima reação que substitui a ação da fosfofrutocinase na via glicolítica é a que transforma a frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato. A enzima frutose-1,6-bisfosfatase catalisa essa reação na via gliconeogênica, que é hidrolítica e está resumida abaixo:

Frutose-1,6-bisfosfato + H₂O => Frutose-6-fosfato + P_eu

Este é um dos pontos de regulação da gliconeogênese, já que esta enzima requer Mg²⁺ para a sua atividade. A frutose-6-fosfato sofre uma reação de isomerização catalisada pela enzima fosfoglucoisomerase que a transforma em glicose-6-fosfato.

Ação da enzima glicose-6-fosfatase

Finalmente, a terceira dessas reações é a conversão de glicose-6-fosfato em glicose.

Isso ocorre através da ação da glicose-6-fosfatase, que catalisa uma reação de hidrólise e que substitui a ação irreversível da hexoquinase ou da glucoquinase na via glicolítica.

Glicose-6-fosfato + H₂O => Glicose + P_eu

Esta enzima glicose-6-fosfatase está ligada ao retículo endoplasmático das células do fígado. Você também precisa do cofator Mg²⁺ para exercer sua função catalítica.

Sua localização garante a função do fígado como um sintetizador de glicose para atender às necessidades de outros órgãos.

Precursores gluconeogênicos

Quando não há oxigênio suficiente no corpo, como pode acontecer nos músculos e eritrócitos no caso de um exercício prolongado, a fermentação da glicose ocorre; isto é, a glicose não é completamente oxidada sob condições anaeróbicas e, portanto, o lactato é produzido.

Este mesmo produto pode passar para o sangue e daí para o fígado. Lá, ele atuará como um substrato gliconeogênico, pois ao entrar no ciclo de Cori o lactato se tornará piruvato. Esta transformação é devida à ação da enzima lactato desidrogenase.

Lactato

O lactato é um importante substrato gluconeogênico do corpo humano e, uma vez esgotadas as reservas de glicogênio, a conversão de lactato em glicose ajuda a repor o estoque de glicogênio nos músculos e no fígado.

Piruvato

Por outro lado, pelas reações que compõem o chamado ciclo da glicose-alanina, ocorre a transaminação do piruvato.

Isto é encontrado em tecidos hepáticos extras, fazendo a transformação do piruvato em alanina, que é outro dos importantes substratos gliconeogênicos.

Em condições extremas de jejum prolongado ou outras alterações metabólicas, o catabolismo de proteínas será uma fonte de aminoácidos glicogênicos como última opção. Estes irão formar intermediários do ciclo de Krebs e gerar oxaloacetato.

Glicerol e outros

O glicerol é o único substrato gliconeogênico de importância proveniente do metabolismo lipídico.

É liberado durante a hidrólise de triacilglicerídeos, que são armazenados no tecido adiposo. Estes são transformados por reações consecutivas de fosforilação e desidrogenação a fosfato de diidroxiacetona, que seguem a rota gliconeogênica para formar glicose.

Por outro lado, poucos ácidos graxos estranhos são gliconeogênicos.

Regulação da gliconeogênese

Um dos primeiros controles da gliconeogênese é realizado pela ingestão de alimentos com baixo teor de carboidratos, que levam a níveis normais de glicose no sangue.

Por outro lado, se a ingestão de carboidratos é baixa, a via da gliconeogênese será importante para atender às necessidades de glicose do corpo.

Existem outros fatores que interferem na regulação recíproca entre glicólise e gliconeogênese: os níveis de ATP. Quando eles são altos, a glicólise é inibida, enquanto a gliconeogênese é ativada.

O oposto ocorre com os níveis de AMP: se eles são altos, a glicólise é ativada, mas a gliconeogênese é inibida.

Nas reações catalisadas por enzimas específicas na gliconeogênese existem certos pontos de controle. Que? A concentração de substratos enzimáticos e co-fatores como Mg²⁺e a existência de ativadores como a fosfofrutocinase.

A fosfofrutoquinase é ativada pelo AMP e pela influência dos hormônios pancreáticos insulina, glucagon e até alguns glicocorticoides.

Referências

1. Mathews, Holde e Ahern. (2002). Bioquímica (3a ed.). Madri: PEARSON
2. Wikilivros (2018)Princípios de Bioquímica / Gliconeogênese e Glicogênese. Retirado de: en.wikibooks.org
3. Raio Shashikant. (Dezembro de 2017). Regulação, Medições e Distúrbios da Gliconeogênese. Retirado de: researchgate.net
4. Gliconeogênese [PDF] Retirado de: imed.stanford.edu
5. Aula 3-Glicólise e Gliconeogênese. [PDF] Retirado de: chem.uwec.edu
6. Gliconeogênese [PDF] Retirado de: chemistry.creighton.edu