Gluconeogénesis (Citosol, matriz mitocondrial y RE)
Es la síntesis de glucosa a partir de precursores diferentes a las hexosas (piruvato, lactato, glicerol, ácidos grasos de cadena impar y aminoácidos). Se realiza en citosol, matriz mitocondrial y retículo endoplásmico. La mayoría de las reacciones toma lugar en citosol y solo una reacción se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y RE. Este proceso es absolutamente necesario en todos los mamíferos porque el cerebro y el sistema nerviosos, así como los testículos, los eritrocitos y el tejido embrionario, requieren glucosa de la sangre.
Necesidades de glucosa El cerebro humano requiere de 120 g diarios de glucosa. El cuerpo humano requiere de 160 g diarios de glucosa. La cantidad de glucosa en los fluidos corporales es de 20 g y la cantidad de glucosa en forma de glucógeno y que se puede movilizar rápidamente es de 190 g.
En que situaciones se requiere de una alta actividad gluconeógenica? Ayuno y ejercicio. En dónde se lleva a cabo la gluconeogénesis?
Diferencias enzimáticas Reacción Glicólisis Gluconeogénesis 1 Hexocinasa Glucosa 6-fosfatasa 3 Fosfofructocinasa1 10 Piruvato cinasa Fructosa 1,6bifosfatasa Piruvato carboxilasa Fosfoenolpiruvato carboxicinasa
Glicólisis Gluconeogénesis Hexocinasa Glucosa + ATP Glucosa 6-fosfato + ADP Glucosa 6-fosfatasa Glucosa 6-fosfato + H2O Glucosa + Pi PFK-1 Fructosa 6-fosfato + ATP Fructosa 1,6-bifosfato + ADP Fructosa 1,6 bifosfatasa Fructosa 1,6-bifosfato + H2O Fructosa 6-fosfato + Pi
Glicólisis Gluconeogénesis Piruvato cinasa Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP Piruvato carboxilasa Piruvato + HCO3- + ATP Oxaloacetato + ADP + Pi + H+ Fosfoenolpiruvato carboxicinasa Oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP
Glicólisis
Gluconeogénesis
Glicólisis Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ---> 2 Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H + + 2H2O G = -62 kj/mol Reversa de la glicólisis 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H + + 2H2O ---> Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2NAD+ G = +62 kj/mol. Gluconeogénesis 2Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O ----> Glucosa + 4 ADP+ 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+ G = -16 kj/mol
Ejercicio 1. Costo de energía de glicólisis y gluconeogénesis Cuál es el costo (en equivalentes de ATP) de transformar glucosa a piruvato vía glicólisis y de regreso a glucosa vía gluconeogénesis?
Por qué los mamíferos no pueden convertir ácidos grasos de cadena par en glucosa? AG cadena par acetil-coa
Ácidos grasos de cadena impar Beta oxidación (n) Acetil CoA + Propionil CoA
Piruvato Glucosa
Malato deshidrogenasa Isoforma mitocondrial Malato deshidrogenasa Isoforma citosólica
F1,6BPasa
F2,6BPasa
F1,6BPasa
F1,6BPasa
F2,6BPasa F2,6BPasa
[Glucosa] en sangre Secreción de glucagon Actividad adenilato ciclasa [AMPc] Actividad proteína cinasa A (PKA) Fructosa 2,6 bifosfatasa PFK-2 [Fructosa 2,6 bifosfato (F2,6BP)] PFK-1 y Fructosa 1,6 bifosfatasa Gluconeogénesis Glicólisis
Ejercicio 2. Relación entre fructosa 1,6bifosfatasa y los niveles de lactato en sangre. Explique por qué un defecto congénito de la enzima fructosa 1,6-bifosfatasa del hígado, resulta en niveles anormalmente altos de lactato en plasma sanguíneo.
Ciclo de Cori
Mitocondria Retículo endoplásmico
Ejercicio 3. Síntesis de glucosa Demostrar mediante reacciones conocidas si los siguientes sustratos pueden dar lugar a la síntesis de glucosa. a) Succinato b) Glicerol c) Acetil-CoA d) Piruvato c) Butirato (ácido graso de cadena par)
Ejercicio 4. Fuente de glucosa durante la inanición El humano adulto utiliza alrededor de 160 g de glucosa por día, de los cuales 120 g son utilizados por el cerebro. La reserva disponible de glucosa (aprox. 20 g de glucosa circulante y 190 g de glucógeno) es adecuada para un día. Después de que se ha agotado la reserva durante el período de inanición, Cómo podría obtener más glucosa el cuerpo?
Ejercicio 5. Deficiencia de tiamina y la función cerebral Las personas con deficiencia de tiamina presentan algunos signos característicos y síntomas neurológicos, incluyendo la pérdida de reflejos, ansiedad y confusión mental. Por qué la deficiencia de tiamina puede manifestarse por cambios en la función cerebral?