A glicose é produzida durante a gliconeogênese .
A gliconeogênese é uma via metabólica para a nova síntese de glicose . Ocorre principalmente no fígado e nos rins .
O sistema nervoso , os eritrócitos e a medula renal dependem da glicose como fornecedor de energia. Portanto, mesmo em jejum, deve haver uma forma de fornecer glicose – gliconeogênese.
Em torno de 135g/24h , o sistema nervoso é o maior consumidor de glicose do organismo . No entanto, se o alimento não for ingerido por muito tempo, o sistema nervoso também pode cobrir grande parte de suas necessidades energéticas oxidando os corpos cetônicos .
A gliconeogênese, ou seja, a síntese de glicose do próprio corpo, coloca a questão para muitos estudantes que acabaram de aprender a glicólise: por quê? Por que você reconstruiria o açúcar que foi quebrado? No entanto, como essa via metabólica é mais do que apenas uma reversão da glicólise e é vital para o corpo, os processos de gliconeogênese são explicados aqui de maneira clara para que você possa marcar pontos com sua compreensão abrangente da bioquímica no final.
Gliconeogênese simplesmente explicada
A gliconeogênese (também chamada de gliconeogênese) é uma via metabólica anabólica ( =construtiva). Nesta via metabólica, a glicose (C 6 H 12 O 6 ) é produzida a partir do piruvato (C 3 H 3 O 3 – ). Inclui a construção gradual e enzimática da glicose. “Gliconeogênese” significa “geração doce” em grego antigo. A partir disso, você pode deduzir que a glicose é produzida.
A gliconeogênese é muitas vezes referida como o reverso da glicólise . Mas isso não é correto. A gliconeogênese não é um reverso idêntico da glicólise! Três em cada dez reações glicolíticas são irreversíveis , ou seja, não podem ser revertidas. As três etapas são assim ignoradas na gliconeogênese por razões energéticas.
A gliconeogênese é muito importante, pois é o que mantém os níveis de açúcar no sangue constantes no corpo.definição
A gliconeogênese é uma via anabólica para a síntese de glicose e ocorre em todos os seres vivos. Uma molécula de glicose é construída passo a passo e enzimaticamente a partir de duas moléculas de piruvato. Isso consome energia, principalmente na forma de ATP.
A gliconeogênese tem uma alta necessidade de energia . A partir do piruvato, 6 moléculas de ATP são consumidas até que 1 molécula de glicose seja produzida. A gliconeogênese está, portanto, sujeita a uma estrita regulação orientada pela demanda.
A glicólise e a gliconeogênese são reguladas em direções opostas. O aumento de uma via metabólica leva à diminuição da outra. Glicocorticóides , catecolaminas e glucagon aumentam a gliconeogênese. Por exemplo, a ação das catecolaminas inativa a piruvato quinase , uma enzima importante na glicólise, por fosforilação .
Os processos metabólicos são regulados pelo produto intermediário frutose-2,6-bifosfato . A frutose-2,6-bifosfato é formada como um intermediário metabólico durante a glicólise e a gliconeogênese. Em altas concentrações, inibe alostericamente a frutose-1,6-bisfosfatase e, assim, leva ao aumento da glicólise por meio de uma reação adicional catalisada pela fosfofrutoquinase 1 .
No entanto, se a proteína quinase A (PKA) dependente de cAMP for ativada, por exemplo, pela ação de catecolaminas , a enzima fosfofrutoquinase 2 é fosforilada. Nesse estado, a fosfofrutoquinase 2 atua como fosfatase e reduz o estoque de frutose-2,6-bifosfato. A consequência lógica é um aumento na atividade da frutose-1,6-bisfosfatase e, portanto, na gliconeogênese.
Além disso, uma alta relação ATP/ADP leva ao aumento da atividade da frutose-1,6-bisfosfatase.
Importância da gliconeogênese
A gliconeogênese desempenha um papel muito importante em humanos. Ele garante que os níveis de glicose no sangue (açúcar) sejam mantidos em um nível constante, mesmo quando não estamos comendo. A glicose é armazenada nas células humanas e animais na forma de glicogênio, que é composto de muitas moléculas de glicose. Então, quando o corpo precisa de energia na forma de glicose, o glicogênio fornece a quantidade adequada.
A gliconeogênese é particularmente importante para o nosso cérebro , as células da medula renal e os eritrócitos (glóbulos vermelhos). Isso ocorre porque eles são alimentados apenas pelo fornecimento de glicose.
processo de gliconeogênese
No anabolismo , o metabolismo construtivo, grandes moléculas (macromoléculas) como os carboidratos são produzidas a partir de pequenos blocos de construção (monômeros). Quando se trata de carboidratos, os monômeros geralmente são a glicose simples do açúcar . Como as moléculas complexas são formadas a partir de moléculas simples durante as reações anabólicas, a energia, principalmente na forma de ATP , é consumida. Várias etapas de reação são necessárias para produzir glicose, todas, exceto três, são idênticas à glicólise (apenas na direção oposta).
locais de gliconeogênese
A gliconeogênese ocorre predominantemente no fígado e nos rins . Isso ocorre porque apenas os dois órgãos estão equipados com todas as enzimas necessárias para construir glicose .
Se olharmos para o nível celular , a gliconeogênese ocorre em três compartimentos : o citosol, a mitocôndria e o retículo endoplasmático liso.
Substratos e enzimas necessários
O substrato (= o composto inicial) da gliconeogênese é principalmente piruvato . O piruvato é formado a partir dos precursores da gliconeogênese. Estes vocês chamam de lactato , glicerina e aminoácidos . Outro substrato pode ser oxaloacetato . Oxaloacetato é principalmente um produto da degradação de aminoácidos. Um último substrato que você deve estar ciente neste contexto é o fosfato de diidroxiacetona . O fosfato de diidroxiacetona é um derivado – ou seja, uma forma alterada – do glicerol e é produzido a partir da quebra da gordura. O oxaloacetato e o fosfato de diidroxiacetona são injetados em um ponto diferente. Portanto, eles não são decompostos em piruvato.
Agora que você conhece todos os substratos importantes envolvidos na gliconeogênese, vejamos as enzimas . Como você já sabe, a glicólise e a gliconeogênese diferem em três etapas de reação. Portanto, apenas três enzimas da glicólise precisam ser substituídas.
A tabela a seguir mostra quais enzimas da gliconeogênese são os respectivos “oponentes” das enzimas da glicólise.
| enzimas da glicólise | Enzimas de gliconeogênese |
| hexoquinase | glicose-6-fosfatase |
| fosfofrutoquinase-1 | frutose-1,6-bisfosfatase |
| piruvato quinase | Fosfoenolpiruvato Carboxiquinase (PEPCK) Piruvato Carboxilase |
- Lactato: Como parte do ciclo de Cori , o lactato produzido durante o metabolismo anaeróbico é usado para nova síntese.
- Aminoácidos: Quando são quebrados, os aminoácidos glicogênicos produzem piruvato ou outros produtos intermediários do ciclo do ácido cítrico . Os aminoácidos são liberados durante a fome, especialmente quando os músculos esqueléticos se quebram .
- Glicerina: A glicerina produzida durante a degradação dos triglicerídeos pode ser convertida no fígado através da participação da enzima gliceroquinase através do produto intermediário alfa-glicerofosfato em diidroxiacetona fosfato . O fosfato de diidroxiacetona é um intermediário da glicólise .
- Pirimidinas : Quando as pirimidinas desoxitimidina e timidina são quebradas , é produzido succinil-CoA , que também pode ser introduzido na gliconeogênese através do ciclo do ácido cítrico.
- Ácidos graxos ímpares : A quebra de ácidos graxos ímpares pode ser introduzida na gliconeogênese via propionil-CoA e succinil-CoA como substratos do ciclo do ácido cítrico. Isso não é possível com ácidos graxos pares.
etapas de reação
Como a gliconeogênese é, em parte, uma reversão da glicólise, as etapas reversíveis da glicólise prosseguem de forma idêntica na direção inversa. As etapas que são as mesmas são resumidas. Por razões termodinâmicas, existem três etapas irreversíveis que não podem ser revertidas. Explicamos detalhadamente os passos irreversíveis.
Passo 1: Conversão de Piruvato em Fosfoenolpiruvato
O piruvato é carboxilado a oxaloacetato pela enzima piruvato carboxilase. Abaixo você pode imaginar que um grupo carboxi (COO – ) é introduzido. Isso requer energia na forma de uma molécula de ATP. O oxaloacetato é então descarboxilado e fosforilado a fosfoenolpiruvato pela enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK) . O grupo carboxi (COO – ) é assim removido e um grupo fosforil (PO 3 2- ) é introduzido. Nesta etapa, 1 GTP (trifosfato de guanosina) é consumido.
Etapa 2-6: Conversão de Fosfoenolpiruvato em Frutose-1,6-Bifosfato
Como mencionado anteriormente, vamos resumir as cinco etapas a seguir, pois são idênticas à glicólise, apenas na direção oposta . Exatamente as mesmas enzimas também estão envolvidas na glicólise. A frutose-1,6-bifosfato é formada pelos seguintes intermediários: 2-fosfoglicerato, 3-fosfoglicerato, 1,3-bifosfato e gliceraldeído-3-fosfato. Ao fazer isso, 1 molécula de ATP e 1 molécula de NADH/H + são consumidas.
Etapa 7: Desfosforilação de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato
Nesta etapa, a frutose-1,6-bifosfato é desfosforilada pela enzima frutose-1,6-bisfosfatase . Um grupo fosforil (PO 3 2- ) é removido da molécula e substituído por um grupo hidroxi (OH). Você chama o produto resultante de frutose-6-fosfato .
Etapa 8: Conversão de Frutose-6-Fosfato em Glicose-6-Fosfato
Nesta etapa, a glicose-6-fosfato é formada. Esta etapa ocorre de forma inversa, idêntica à glicólise.
Etapa 9: Desfosforilação de glicose-6-fosfato em glicose
Finalmente, na última etapa chegamos ao nosso produto final – a glicose . Para isso, a glicose-6-fosfato é desfosforilada pela enzima glicose-6-fosfatase . O grupo fosforil (PO 3 2- ) é substituído por um grupo hidroxi (OH) e a glicose é formada.
equilíbrio energético
Para a síntese de uma molécula de glicose, a partir de duas moléculas de piruvato, são consumidas quatro moléculas de ATP, duas moléculas de GTP e duas de NADH/H + .
A equação de reação líquida da gliconeogênese se parece com isso: equação de reação líquida
2 piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H 2 O → glicose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD + + 2 H +
Gliconeogênese e Glicólise
Você já sabe que três etapas da gliconeogênese são diferentes das etapas da glicólise devido ao gasto de energia . Se considerarmos toda a reação, uma reversão direta da glicólise seria ainda mais eficiente, conforme ilustrado pelo seguinte balanço de energia :
2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H 2 O → glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD +
Aqui você pode ver que apenas 2 ATP seriam necessários em vez de 4 ATP. No entanto, três etapas devem ser ignoradas por razões de energia. Portanto, 4 ATP (como mostrado no balanço de energia acima) são necessários para a gliconeogênese.
A gliconeogênese e a glicólise são duas vias metabólicas opostas. Uma vez que uma quebra de glicose não deve ocorrer ao mesmo tempo que um acúmulo de glicose, o corpo deve regular precisamente as duas vias metabólicas. A regulação ocorre uma vez na reação de piruvato a fosfoenolpiruvato e uma vez na conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato . A atividade das enzimas envolvidas é regulada.