trabajo de bioquimica (1)
TRANSCRIPT
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.-