UNIVERSIDAD NACONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS EN CONSERVACION DE

SUELOS Y AGUA

TRABAJO ENCARGADO

GLUCONEOGENESIS

CURSO: BIOQUIMICA GENERAL

PROFESOR: Ing. Víctor Condori R.

INTEGRANTES: Claudio Melchor, Shilton

Grández Góngora, José

Mamilovich Sánchez, Helen

Panduro Saboya, Percy

Tingo Maria-Perú

2014

I. INTRODUCCION

La gluconeogénesis (GNG) es la ruta metabólica que permite la

síntesis de glucosa a partir de sustratos no glúcidos, principalmente en el hígado.

La vía como tal, apareció temprano en la filogenia de los seres vivos, pero

actualmente se le relaciona primariamente con la respuesta al ayuno (se activa) y

a la alimentación (se inhibe) en organismos vertebrados. Las enzimas clave del

proceso, fosfoenolpiruvato carboxicinasa y glucosa 6-fosfatasa se encuentran

sujetas a una compleja regulación endocrina y transcripcional. Otro tipo de

regulación ejercida sobre la GNG es a través del reloj circadiano molecular, que le

confiere ritmicidad con un periodo cercano a las 24 h. La GNG en el hígado se

lleva a cabo principalmente en los hepatocitos periportales. Varias patologías,

entre ellas la diabetes, existe desregulación en la GNG.

Existen rutas metabólicas bien establecidas en los libros de texto

desde hace décadas. La gluconeogénesis (GNG), que se define como la

formación de glucosa a partir de sustratos diferentes a los glúcidos, se ubica en

esta categoría. Sin embargo, aunque ya se cuenta con un conjunto de conceptos

plenamente aceptados por la comunidad científica sobre el proceso

gluconeogénico, el avance constante de la investigación biomédica básica detecta

periódicamente peculiaridades bioquímicas y aspectos metabólicos novedosos

que continúan enriqueciendo nuestra perspectiva.

Objetivos:

- Conocer La Importancia De La Gluconeogénesis.

- Conocer La Importancia Del Ciclo De Cori.

II. REVISION DE LITERATURA

II.1 Importancia Biológica

La GLUCONEOGENESIS O SÍNTESIS DE LA GLUCOSA, Sintetiza

nueva glucosa. (Síntesis De glucosa a partir de precursores no glúcidos). Realizar

Ayuno de más de un día o ejercicio muy intenso: provocan que las reservas de

glucógeno se agoten muy rápido. El Hígado sintetiza glucosa a partir de distintos

sustratos como: lactato, piruvato, aminoácidos glucogénicos, glicerol.

El Cerebro, eritrocitos necesitan un aporte continuo de glucosa como principal

fuente de energía, el cerebro depende de glucosa como combustible primario y el

eritrocito utiliza la glucosa como único combustible.

Fig.01. Consumo y reserva de Glucosa en el organismo.

Las reservas directas de glucosa solo son suficientes para cubrir las

necesidades de un día, períodos más largos de ayuno implican la necesidad de

sistemas alternativos de obtener glucosa. Es la GLUCONEOGENESIS que se

encarga de sintetizar la glucosa a partir de precursores que no sean hidratos de

carbono:

LACTATO: músculo esquelético activo cuando Glicolisis> fosforilación

oxidativa

AMINOACIDOS: degradación de proteínas de la dieta o proteínas de

músculo esquelético.

GLICEROL: hidrólisis triacilglicéridos en células adiposas.

II.2 Localización Tisular

La gluconeogénesis se puede encontrar en mayor o menor cantidad en los siguientes órganos:

Hígado (90%) y riñón (10%) son los órganos donde tiene lugar principalmente la gluconeogénesis.

En Cerebro, músculo esquelético y músculo cardíaco tiene lugar muy poca gluconeogénesis

Fig.02. Localización de la Gluconeogénesis.

La gluconeogénesis en hígado y riñón ayuda a mantener el nivel de

glucosa necesario en sangre para que cerebro y músculos puedan extraer la

suficiente glucosa para atender a sus demandas energéticas.

II.3 Rutas Metabólicas De La Gluconeogénesis

Existen rutas metabólicas bien establecidas en los libros de texto

desde hace décadas. La gluconeogénesis (GNG), que se define como la

formación de glucosa a partir de sustratos diferentes a los glúcidos, se ubica en

esta categoría. Sin embargo, aunque ya se cuenta con un conjunto de conceptos

plenamente aceptados por la comunidad científica sobre el proceso

gluconeogénico, el avance constante de la investigación biomédica básica

detecta periódicamente peculiaridades bioquímicas y aspectos metabólicos

novedosos que continúan enriqueciendo nuestra perspectiva. Esta revisión

intenta dar cuenta de hallazgos recientes sobre el surgimiento, la naturaleza y la

regulación de la GNG.

II.4 Regulación De La Gluconeogénesis/ Glicolisis

Por lógica la regulación será justo al revés que la de la glucólisis, es

decir, cuando una célula necesita energía produzca glucólisis y se inhibe la

gluconeogénesis.

Se dice que la Gluconeogénesis y glicolisis están coordinadas por lo siguiente:

a) Una de las vías está relativamente inactiva y la otra funciona a velocidad elevada

b) Razón: ambas rutas son altamente exergónicas y podrían estar funcionando al mismo tiempo, con un resultado final de consumo de 2 ATP y 2 GTP por cada ciclo de reacción.

c) Sistema de control: las CANTIDADES Y ACTIVIDADES de los enzimas característicos de cada ruta están controlados de tal manera que no pueden ser ambas rutas activas simultáneamente:

Velocidad de la glicolisis: controlada por concentración de glucosa

Velocidad de la gluconeogénesis: controlada por concentración de lactato y otros precursores

Fig.03. Regulación de la Gluconeogénesis/ Glicolisis

La regulación de la actividad de las enzimas reguladoras se realiza por:

1- El nivel de algunos metabolitos

2- Por control hormonal

3- El control por metabolitos se ejerce (activación o inhibición) sobre las

enzimas reguladoras en cada una de las vías.

En la gluconeogénesis sobre las: piruvato carboxilasa Fructosa-2, 6-

bisfosfatasa

El AMP y la F-2,6-BP son los metabolitos que regulan conjuntamente las dos

vías.

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).

Fig.04. Regulación de la Gluconeogénesis

La gluconeogénesis y la glucolisis están reguladas conjuntamente y de forma

recíproca.

Fig.05. Regulación de la gluconeogénesis reciproca o coordinada con la glucolisis.

II.5 La vía

La GNG consta de una serie de reacciones enzimáticas de aparición

temprana en el surgimiento y consolidación de los seres vivos en nuestro planeta.

Culmina con la síntesis neta de glucosa partiendo de sustratos diversos como

aminoácidos, lactato y glicerol. En los vertebrados, se le asocia como parte de la

respuesta al ayuno y es clave para el mantenimiento de la glucemia, aunque la

glucosa generada también puede terminar incorporada al glucógeno hepático en

ciertas condiciones post-absortivas. El hígado es el principal órgano, aunque no el

único, en donde se lleva a cabo la GNG. La vía se ha detectado, aunque en

mucha menor escala, en tejido renal y epitelio intestinal.

La GNG se relaciona y coordina con otras rutas metabólicas como la

glucólisis, el ciclo de Krebs y el ciclo de la urea. En la ruta Gluconeogénica, se

observa que sustratos como el lactato y la alanina se transforman primariamente

en piruvato (todos ellos formado por 3 átomos de C), y eventualmente se

encausan hasta su conversión en glucosa (6 átomos de C). Varias de las

reacciones de la GNG son compartidas con la glucólisis, ya que no tienen

impedimento termodinámico para ser reversibles. La GNG se caracteriza por la

presencia y actividad de 4 enzimas que no participan en la glucólisis, y que por lo

tanto son distintivas de la actividad gluconeogénica (1):

1. Piruvato carboxilasa: Enzima mitocondrial dependiente de biotina que forma

oxaloacetato, en una reacción que se considera anaplerótica del ciclo de

Krebs. Es modulada alostéricamente de forma positiva por acetil-CoA.

2. Fosfoenolpiruvato carboxicinasa: Enzima mitocondrial y/o citoplásmica,

según la especie. En una reacción dependiente de energía convierte al

oxaloacetato en fosfoenolpiruvato.

3. Fructuosa 1,6-bisfosfatasa: Metaloenzima que convierte al intermediario

bifosfatado de la fructosa en su forma monofosfato. El AMP y la 2,6-fructosa

bisfosfato actúan como inhibidores.

4. Glucosa 6-fosfatasa: Enzima intrínseca de membrana localizada en el

retículo endoplásmico, permite al hígado aportar glucosa al torrente

sanguíneo.

Estas enzimas se encuentran reguladas a múltiples niveles, pero un

aspecto interesante de destacar es que el hígado siempre presenta un nivel

basal de sus actividades, sin importar la condición alimenticia o la influencia

endocrina.

II.6 ¿Cuándo es necesaria?

El organismo humano consume unos 160 gramos de glucosa al día;

de estos, el cerebro se lleva 120, de manera que el SNC en general (cerebro), los

eritrocitos, la médula del riñón, el intestino… dependen fundamentalmente de la

glucosa para “vivir”.

II.7 ¿Cuánta glucosa hay en el organismo?

Del glucógeno hepático y del MS esquelético se puede sacar unos

190-200 g de glucosa; y de los fluidos corporales 15-20 g. Es decir, que con la

glucosa que tenemos disuelta en fluidos y con la del glucógeno tenemos para

poco más de un día, de manera que durante un ayuno prolongado, un ejercicio

intenso o en situaciones que consumamos más glucosa de lo normal habrá que

sintetizar glucosa.

Homeostasis glucémica: [G] = 90 mg/100 mg, hay que mantenerla

constante, por eso hay que sintetizar glucosa; no nos vale la disuelta o la del

glucógeno.

II.8 ¿Quién efectúa la síntesis de glucosa/gluconeogénesis?

Esta casi limitada exclusivamente al hígado y a la corteza renal del

riñón.

Hígado

90%

Corteza renal

10%.

La aportación de glucosa por la corteza renal cobra vital importancia

en ayunos prolongados o cuando el hígado está dañado. En condiciones

normales es el hígado el que sintetiza normalmente la glucosa.

II.9 ¿A partir de quién sintetizan glucosa?

Pirúvico, láctico o intermediarios del Ciclo de Krebs (TCA).

Aminoácidos: casi todos de los 20 pueden dar a glucosa; los más

importantes son: alanina (Ala) y glutamina (gln)

No obstante, la síntesis de glucosa a partir de aá no es deseable porque no

almacenamos proteínas.

Glicerol. Su degradación es más deseable en ayunos prolongados que la

de los aá, ya que su almacén es amplio.

Gasto para la obtención de glucosa según orden de actuación: (1) glucógeno, (2)

grasa y (3) proteínas.

II.10 Lactato Como Precursor Gluconeogénico

Durante ejercicio físico vigoroso, cuando se contrae el músculo esquelético:

Fig.06.Gluconeogenesis durante el ejercicio físico.

Lactato como tal queda como punto muerto en el metabolismo: debe

convertirse de nuevo en piruvato para poder ser metabolizado: es reconvertido a

piruvato en el hígado

II.11 Ciclo de CORI

Consiste en un acoplamiento de dos rutas metabólicas (glucolisis y

gluconeogénesis) en dos órganos distintos (músculo e hígado), que permite a las

células musculares poder disponer de la energía necesaria en todo momento.

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. Estas dos vías metabólicas que permiten el acoplamiento

de la función de dos tejidos es lo que se conoce como el ciclo de Cori.

Fig.07. Esquema de ciclo de Cori

II.12 Alteraciones De La Gluconeogénesis

Hipoglucemia

Es muy importante mantener un adecuado funcionamiento de la

gluconeogénesis para mantener el nivel de glucosa en sangre constante

(homeostasis glucídica), si no puede tender a la hipoglucemia, que a quien

primero daña es al cerebro.

Grupos de riesgo:

Niños pequeños (hasta los 6-7 años)

Es relativamente frecuente en niños pequeños cuando tienen un

periodo de ayuno (1 o 2 días), pueden caer en una hipoglucemia. En niños muy

frecuente. Normalmente tienen menos proteínas, liberan menos ala y gln, por lo

que no pueden formar adecuadamente las vías precursoras de la glucosa; en

conclusión, tienen una gluconeogénesis más defectuosa que los adultos por lo

que les será más fácil tener problemas. Empiezan a tirar de grasa cuerpos

cetónicos (daño cerebro).

Corregir inmediatamente porque como no hay glucosa tiran de la grasa y la

degradación de mucha grasa produce acetona.

Mujeres embarazas.

También frecuente en el embarazo, sobre todo en ayuno nocturno,

ya que el feto tira de ala y gln para formar sus proteínas, por tanto disminuye el

nivel de ala y gln disponible para realizar gluconeogénesis vía proteínas.

Normalmente las embarazadas tienen una filtración tremenda por parte del feto,

por lo que puede verse falta de ala y gln.

Sustancias alterantes de la gluconeogénesis: Alcohol

Determinadas sustancias inhiben la gluconeogénesis, por ej. El

alcohol. ¿Por qué? Porque la única manera de metabolizarlo es oxidándolo.

Se oxida a aldehído gastando NAD+, y después a acetato. Como muchos pasos

de la gluconeogénesis precisan de NAD+ (el principal sustrato de la

gluconeogénesis, el ácido láctico, requiere de NAD+; Lac - Pir), si no hay NAD+

no se produce gluconeogénesis (o síntesis de G), y como el alcohol solo lo

metaboliza el hígado que es el que hace el 90% de la gluconeogénesis, ésta se

bloqueará. Por eso se dice que las calorías del alcohol son calorías vacías,

porque no nos aportan nada (no contienen nutrientes benéficos, como vitaminas y

minerales) pues la energía del acetato solo se utilizará para sintetizar grasa

(riesgo de hígado graso en alcohólicos).

El alcohol en dosis pequeñas se metabolizará bien (especialmente si has comido;

la tasa de absorción depende de la cantidad y el tipo de comida dentro del

estómago, por ejemplo, las comidas ricas en carbohidratos y grasas disminuyen

las tasas de absorción), pero en elevadas dosis se metabolizará mal, pues parte

puede pasar a ser absorbida por el estómago (metabolismo fuera del hígado).

III. CONCLUSIONES

La gluconeogénesis cumple un papel importante para el

funcionamiento de nuestro organismo, debido a que satisface las necesidades de

glucosa del cuerpo cuando los carbohidratos disponibles a partir de la dieta o de

las reservas son insuficientes. La falla en la gluconeogénesis puede ser mortal.

Además elimina lactato producido por los músculos y eritrocitos, y glicerol

producido por el tejido adiposo. El hígado y los riñones son los principales tejidos

glucogénicos. Los principales sustratos de la gluconeogénesis son determinados

aminoácidos (que proceden del músculo), el lactato (que se forma en el músculo y

los eritrocitos) y el glicerol (que se produce en la degradación de los

triacilgliceroles).

IV. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

- Lehninger Principles Of Biochemistry. 5ª ed. Freeman, 2009.Cap - 14.-