Bioquímica-2010-11 (T 21)-1

Tema 21.-Gluconeogénesis. Biosíntesis de glucosa: Precursores y reacciones. Regulación conjunta con
la glucolisis: ciclos fútiles. Ciclo de Cori. Biosíntesis de disacáridos..
Lehninger, cap. 15, ps. 500- Mathews.- cap. 16, ps. 627-641; Stryer cap. 16, ps. 458-470; Voet.-cap. 15, ps. 500-507.

La glucosa es imprescindible para el cerebro (120 g/día), las RBCs, los testículos y la médula renal, entre otros. La
glucosa puede sintetizarse a partir de precursores glucídicos y no glucídicos, en un proceso conocido como gluconeogénesis (en
algunos textos se le nombra como glucogénesis), en tejidos como el hígado, la corteza renal, plantas y microorganismos.

La gluconeogénesis convierte el piruvato en glucosa, pero NO ES LA SIMPLE INVERSIÓN de la vía glucolítica.
Los precursores mas importantes son el lactato, algunos aminoácidos y glicerol, que se incorporan a la vía
gluconeogénica a nivel de PIRUVATO, OXALACETATO Y DIHIDROXIACETONA-FOSFATO, respectivamente.
La sección de esta ruta metabólica que convierte el fosfoenolpiruvato en glucosa-6-P es común en la conversión
biosintética de muchos precursores diferentes en glúcidos, tanto en animales como en plantas
De las cuatro reacciones propias de esta vía, tres son irreversibles (*) y se sitúan al nivel de las también irreversibles de
la glucolisis. Estáncatalizadas por: (*
Piruvato carboxilasa (*)
PEP carboxi quinasa
F-1,6-Bisfosfatasa ( *)
G-6-fosfatasa (*)
Las siete reacciones restantes son reversibles y comunes con las de la glucolisis.
Las enzimas de la gluconeogénesis son citosólicas, excepto la piruvato carboxilasa (mitocondrial) y la glucosa-6-fosfatasa
(retículo endoplásmico).
ESQUEMA GENERAL DE LA GLUCONEOGÉNESIS

2 PRIMERAS REACCIONES

piruvato

oxalacetato

1S reacción La piruvato carboxilasa contiene BIOTINA como grupo prostético y
actúa en el interior mitocondrial.
PIRUVATO + CO2 + ATP
Oxalacetato + ADP + Pi + H+
1) E-Biotina +CO2 + ATP
E-Biotina-Carboxi +ADP+ Pi
2) E-Biotina-Carboxi + PIRUVATO
Oxalacetato (OA) + E-Biotina,

Lanzadera OA-malato.- el oxalacetato (OA) debe salir de la mitocondria al citosol
para seguir gluconeogénesis; son las mismas reacciones por las que el NADH citosólico
puede entrar a la mitocondria.
OAmitocondria
MAL
MAL
OAcitosol
+
NADH
membrana
NAD
2S reacción.-


Bioquímica-2010-11 (T 21)-2

METABOLITOS PRECURSORES que alimentan a la GLUCONEOGÉNESIS

Esta vía metabólica es muy abundante en el hígado y, en menor medida, en
el riñón; ayudando estos tejidos a mantener los niveles de glucosa en sangre
de modo que el cerebro y el músculo esquelético puedan obtener glucosa
para atender a sus demandas metabólicas.
ESTEQUIOMETRÍA o balancede la gluconeogénesis es
2 piruvato + 4ATP + 2GTP + 2 NADH + 6 H2O ------>
glucosa + 4ADP + 2GDP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2H+
aˆ†Go' = -9 Kcal/mol
En la síntesis de glucosa a partir de piruvato se consumen 6 enlaces fosfato de
alta energía, cuatro más de los que se producen en la degradación de glucosa
por la glucolisis. La ruta inversa de la glucolisis, que no se produce, sería
2 piruvato + 2ATP + 2 NADH + 2 H2O --->
glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
aˆ† Go' = +20 Kcal/mol
El lactato y algunos AA pueden convertirse fácilmente en piruvato.

CICLOS FÚTILES: Los ciclos fútiles, que se podrían producir entre las
reacciones irreversibles situadas al mismo nivel de la glucolisis y la
gluconeogénesis, consumirían ATP. En general no se producen
fisiológicamente gracias a la regulación conjunta de ambas vías
glucolítica y gluconeogénica.
Si los consideramos como ciclos de sustrato, sirven para amplificar las señales metabólicas y para producir calor.

REGULACIÓN

La gluconeogénesis y la glucolisis están reguladas conjuntamente y de forma recíproca.

LA REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LAS
ENZIMAS REGULADORAS se realiza por:
1- el nivel de algunos metabolitos
2- por control hormonal
1- El control por metabolitos se ejerce (activación o inhibición
) sobre las enzimas reguladoras en cada una de las vías.
En la gluconeogénesis sobre las :
piruvatocarboxilasa
Fructosa-2, 6-bisfosfatasa
El AMP y la F-2,6-BP son los metabolitos que regulan
conjuntamente las dos vías (ver esquema al lado).
La gluconeogénesis se ve favorecida cuando abundan las
moléculas oxidables a partir de las cuales se puede iniciar la
síntesis de glucosa (piruvato, oxalacetato, etc.) y la energía
necesaria (ATP, NADH).
2- El control hormonal que activa la fosforilación (adrenalina
glucagon) o la defosforilación (insulina) se ejerce sobre la
enzima bifuncional
PFK2 / F-2,6-BPasa.
VER ESQUEMA SIGUIENTE.


Bioquímica-2010-11 (T 21)-3

Las hormonas regulan la actividad enzimática mediante señales que acaban produciendo fosforilaciones-defosforilaciones de
las enzimas, que modifican la actividad de las mismas.
La acción hormonal (adrenalina, glucagon) promueve
la fosforilación de la enzima bifuncional:

PFK2 – F-2,6_BPasa
Cuando la proteina está fosforilada se activa su
actividad F-2, 6-BPasa, que degrada la F-2,6-BP y en
consecuencia, se suspende tanto la activación de la
glucólisis, como la inhibición de la gluconeogénesis.
Cuando la enzima está defosforilada se activa la
PFK2 y en consecuencia aumenta el nivel de F-2, 6BP, luego se activa la la PFK1 y la glucolisis y se
inhibe la F-2, 6-BPasa y la gluconeogénesis.

Ciclo de CORI Consiste en un acoplamiento de
dos rutas metabólicas (glucolisis ygluconeogénesis)
en dos órganos distintos (músculo e hígado), que
permite a las células musculares poder disponer de
la energía necesaria en todo momento.

glucolis

gluconeogénesis

El músculo obtiene ATP a partir de la degradación de
glucosa en la glucolisis.
Cuando las condiciones del ejercicio son anaeróbicas
la glucosa se degrada a piruvato y éste se reduce a
lactato.
El lactato es exportado a la circulación y es captado
por el hígado.
El hígado sintetiza glucosa de nuevo a partir de lactato
por la ruta gluconeogénica.

LDH

LDH

Estas dos vías metabólicas que permiten el
acoplamiento de la función de dos tejidos es lo que se
conoce como el ciclo de Cori.
El coste energético es de 4 enlaces ~P / cada glucosa que recorre el ciclo glicolítico-gluconeogénico.
Variación isoenzimática: La LDH es un tetrámero: H4, H3M, H2M2, HM3 y M4. La isoenzima H4 es la de menor Km para
el piruvato, pero es inhibida por él. La M4 tiene una Km más alta pero no es inhibida por piruvato (=mejor adaptada
a las células musculares).

Biosíntesis de disacáridos: sacarosa y lactosa.La sacarosa se sintetiza en tejidos vegetales que disponen de mucha fructosa-6-P, producto final de la
fotosíntesis en el ciclo de Calvin. La lactosa se biosintetiza en las glándulas mamarias a partir de glucosa y
de UDP-galactosa, mediante la actividad lactosa sintasa.