TEMA V. GLUCONEOGÉNESIS 1.Generalidades...
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TEMA V. GLUCONEOGÉNESIS
1.Generalidades2.Regulación
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CONDICIONES DE AYUNO PROLONGADO, ENTRE COMIDAS, DESPUÉS DELEJERCICIO VIGOROSO
LA RESERVA DE GLUCOSA SE AGOTA (GLUCÓGENO)
SE REQUIERE SINTETIZAR GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES NO GLUCÍDICOS
RUTA METABÓLICA DENOMINADA
GLUCONEOGÉNESIS“FORMACIÓN DE AZÚCAR NUEVO”
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GENERALIDADES
La gluconeogénesis la llevan a cabo tanto en organismos eucarióticoscomo procarióticos
Las reacciones son esencialmente las mismas en todos los organismos
LA RUTA SE LOCALIZA EN EL CITOSOL
EN MAMÍFEROS tiene lugar principalmente en el HÍGADO y en menor extensión en la corteza renal
En mamíferos los precursores importantes de la glucosa son compuestos de tres carbonos tales como el lactato, el piruvato y el glicerol así como ciertos aminoácidos
ES UNA VÍA ANABÓLICA
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GENERALIDADES
SÍNTESIS DEGLUCÍDOSA PARTIRDEPRECURSORESSENCILLOS
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GLUCÓLISIS
GLUCOSA
GLUCOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO
DIHIDROXIACETONA FOSFATO + GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO
1,3-FOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
HEXOCINASA
FOSFOFRUCTOCINASA-1
PIRUVATO CINASA
GLUCONEOGÉNESIS
OXALACETATO
PIRUVATOCARBOXILASA
PEP CARBOXICINASA
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA
GLUCOSA 6-FOSFATASA
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LA GLUCÓLISIS Y LA GLUCONEOGÉNESIS
NO SON RUTAS IDÉNTICASQUE TRANSCURREN EN DIRECCIONES OPUESTAS
LAS TRES REACCIONES IRREVERSIBLES DE LA GLUCÓLISISTIENEN ∆G GRANDES Y NEGATIVOS, MIENTRAS QUE LA MAYORÍATIENEN ∆G CERCANOS A 0
EN LA GLUCONEOGÉNESIS LOS TRES PASOS QUE RODEAN LAGLUCÓLISIS SE CARACTERIZAN POR SER REACCIONESEXERGÓNICAS GARANTIZANDO LA IRREVERSIBILIDAD
DE LA VÍA
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1. La formación de Fosfoenolpiruvato a partir de Piruvato requiere dosreacciones exergónicas
GLUCÓLISISLAS REACCIONES DE RODEO REQUIERENENZIMAS TANTO DEL CITOSOL COMO DE LAMITOCONDRIA
PIRUVATO
Generadopor transaminaciónde la alanina
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SÍNTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO A PARTIR DE PIRUVATO
PIRUVATOCARBOXILASA
(MITOCONDRIAL)BIOTINA
1.
FOSFOENOLPIRUVATO (PEP)CARBOXICINASA
(CITOSÓLICA)
2.
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PAPEL DE LA BIOTINA EN LA REACCIÓN DE LA PIRUVATOCARBOXILASA
Piruvato
CO2
-
SITIO 2
Oxalacetato
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PAPEL DE LA BIOTINA EN LA REACCIÓN CATALIZADA POR LA PIRUVATOCARBOXILASA
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PERO LA MEMBRANA MITOCONDRIAL NO TIENE TRANSPORTADORDE OXALACETATO,POR LO QUE ES REDUCIDO A MALATOPOR LA MALATO DESHIDROGENASA MITOCONDRIALA EXPENSAS DEL NADH:
Oxalacetato + NADH + H+ L-Malato + NAD+
EL MALATO SI TIENE UN TRANSPORTADOR ESPECÍFICO EN LAMITOCONDRIA
L-Malato + NAD+ Oxalacetato + NADH + H+
MITOCONDRIA
CITOSOL
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¿POR QUÉ LA RUTA DE ESTAS REACCIONES ES A TRAVÉS DE LAMITOCONDRIA?
[NADH ] / [NAD+ ]
1) EL NADH EN EL CITOSOL ES 105 VECES MENOR QUE EN LA MITOCONDRIA
2) DURANTE LA REDUCCIÓN DEL 1,3-BIFOSFOGLICERATO PARA FORMARGLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO EL NADH CITOSÓLICO SE CONSUME
SIN NADH NO PUEDE HABER
BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA
L-Malato + NAD+ Oxalacetato + NADH + H+
REACCIÓN EN EL CITOSOL
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En el citosol, el OXALACETATOes convertido en FOSFOENOLPIRUVATOpor acción de laPEP CARBOXICINASA
1. Pérdida de CO2
2. Reordenamiento de e-con hidrólisis de GTP
OXALACETATO + GTP
FOSFOENOLPIRUVATO + CO2 + GDP
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PIRUVATO
MALATO
OXALACETATO
PIRUVATO
LACTATO
EL PIRUVATO O LACTATOPUEDEN SER LOS
PRECURSORES DELPEP
PEP CARBOXICINASAMITOCONDRIAL
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GLUCÓLISIS
GLUCOSA
GLUCOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO
DIHIDROXIACETONA FOSFATO + GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO
1,3-FOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
HEXOCINASA
FOSFOFRUCTOCINASA-1
PIRUVATO CINASA
GLUCONEOGÉNESIS
OXALACETATO
PIRUVATOCARBOXILASA
PEP CARBOXICINASA
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA
GLUCOSA 6-FOSFATASA
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2. La conversión de Fructosa 1,6-bifosfato en Fructosa 6-fosfato
FRUCTOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO
PFK-1
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA(FBPasa)
PROMUEVE LA HIDRÓLISISDEL FOSFATO EN EL C-1
DE LA FRUCTOSA
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO + H2O FRUCTOSA 6-FOSFATO + Pi
∆G’0= -16.3 kJ/mol
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3. La conversión de la glucosa 6-fosfato en glucosa libre
GLUCOSA 6-FOSFATO
GLUCOSA
HEXOCINASA GLUCOSA 6-FOSFATASA
CATALIZA LA HIDRÓLISIS DEUN ÉSTER FOSFATO
GLUCOSA 6-FOSFATO + H2O GLUCOSA + Pi
∆G’0= -13.8 kJ/mol
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LA GLUCOSA 6-FOSFATASA:
NO SE ENCUENTRA EN EL MÚSCULO NI EN EL CEREBROEN ESTOS TEJIDOS NO SUCEDE LA GLUCONEOGÉNESIS
LA GLUCOSA PROVENIENTE DE LA GLUCONEOGÉNESISDE HÍGADO O DE RIÑÓN ES DESTINADA A MÚSCULO Y CEREBRO
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Carl F. Cori y Gerty T. Cori
Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1947
Seis científicos que se formaroncon ellos obtuvieronPremios Nobel
CICLO DE CORI
Ciclo de reaccionesen el que seincluye la conversiónde glucosa en lactatoen el músculo yla conversión delactato englucosa en hígado
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SE LOCALIZA EN LA CARA LUMINAL DEL RETÍCULOENDOPLASMÁTICO
LA GLUCOSA 6-FOSFATASA
REGULACIÓN POR COMPARTAMENTALIZACIÓN
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GLUCONEOGÉNESIS (VÍA ANABÓLICA):
2 PIRUVATO + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H+ + 4 H2O
GLUCOSA + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+
∆G’0= -16 kJ/mol
GLUCÓLISIS ∆G’0= - 63 kJ/mol
GLUCOSA + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi
2 PIRUVATO + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O
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ADEMÁS DEL PIRUVATO Y LACTATO ¿QUÉ OTROS COMPUESTOSPUEDEN SERVIR COMO PRECURSORES DURANTE LA GLUCONEOGÉNESIS?
INTERMEDIARIOS DEL CICLO DE KREBS
AMINOÁCIDOS
COMPUESTOS GLUCOGÉNICOS
CitratoIsocitratoα-cetoglutaratoSuccinil-CoASuccinatoFumaratoMalato
AlaninaGlutaminaCisteínaGlicinaSerinaTreoninaValinay más
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LA GLUCONEOGÉNESIS Y LA GLUCÓLISIS ESTÁN REGULADAS
CONCERTADAMENTE
CUANDO AUMENTA EL FLUJO DE GLUCOSA A TRAVÉS DE LA GLUCÓLISIS, EL FLUJO DE PIRUVATO HACÍA GLUCOSA DISMINUYE, Y VICEVERSA
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REGULACIÓN DE LA PIRUVATO CARBOXILASA
OXALACETATO
PIRUVATO
ES UN ENZIMA ALOSTÉRICA Y SU MODULADOR
POSITIVO ES EL ACETIL-CoA
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REGULACIÓN DE LA FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASA Y LA FOSFOFRUCTOCINASA-1
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