Gluconeogénesis
Gluconeogénesis (abreviado GNG) es un vía metabólica Eso resulta en la generación de glucosa de non-hidratos de carbono substratos de carbón como piruvato, lactato, glicerol, y glucogenic aminoácidos. Tiempo también impar-cadena ácidos grasos se puede convertir en glucosa, es posible que al menos algunos ácidos grasos de cadena incluso.
Es uno de los dos principales mecanismos humanos y muchos otros animales utilizan para mantener la sangre glucosa niveles de caer demasiado bajo)hipoglucemia). Los otros medios de mantener la sangre glucosa niveles es a través de la degradación de glucógeno (glucogenolisis).[1]
Gluconeogénesis es un proceso ubicuo, presente en plantas, animales, hongos, bacterias y otros microorganismos.[2] En los vertebrados, gluconeogénesis ocurre principalmente en la hígado y, en menor medida, en la corteza de riñones. En rumiantes, esto tiende a ser un proceso continuo.[3] En muchos otros animales, el proceso se realiza durante los períodos de el ayuno, inanición, dietas bajas en carbohidratos, o intenso ejercicio. El proceso es altamente endergónico hasta que se acopla a la hidrólisis de ATP o GTP, efectivamente el proceso de fabricación exergónico. Por ejemplo, la vía principal de la piruvato glucosa-6-fosfato requiere 4 moléculas de ATP y 2 moléculas de GTP proceder espontáneamente. A menudo se asocia con la gluconeogénesis cetosis. Gluconeogénesis es también un objetivo de la terapia para el tipo diabetes II, tales como metformina, que inhibe la formación de glucosa y estimula la captación de glucosa por las células.[4] En los rumiantes, porque metabolizable carbohidratos en la dieta tienden a ser metabolizado por microorganismos del rumen, gluconeogénesis ocurre independientemente de ayuno, dietas bajas en carbohidratos, ejercicio, etc..[5]
Contenido
- 1 Precursores
- 2 Ubicación
- 3 Vía
- 4 Reglamento
- 5 Referencias
- 6 Enlaces externos
Precursores
- Glucogenic los aminoácidos tienen esta capacidad
- Cetogénica los aminoácidos no. Estos productos todavía pueden usarse para cetogénesis o síntesis de lípidos.
- Algunos aminoácidos se catabolizan en ambos glucogenic y productos cetogénicas.
En los seres humanos son los principales precursores gluconeogénicos lactato, glicerol (que es una parte de la triacilglicerol molécula), alanina y glutamina. En conjunto, representan más del 90% de la gluconeogénesis general.[7] Otros glucogenic aminoácidos así como todos ciclo del ácido cítrico intermedios, el último a través de conversión a oxaloacetato, también puede funcionar como sustratos para la gluconeogénesis.[8] En los rumiantes, propionato es el principal sustrato gluconeogénica.[5][9]
Lactato es transportado hacia el hígado donde se convierte en piruvato por la Ciclo de Cori usando la enzima lactato deshidrogenasa. Piruvato, el sustrato primer designado de la vía gluconeogénica, entonces puede utilizarse para generar glucosa.[8] Transaminación o desaminación los aminoácidos facilita la entrada de su esqueleto de carbono en el ciclo (como piruvato u oxaloacetato) directamente, o indirectamente mediante el ciclo del ácido cítrico.
Si incluso cadena ácidos grasos pueden ser convertidos en glucosa en animales ha sido una larga pregunta en bioquímica.[10] Es sabido que ácidos grasos de cadena impar puede ser oxidado para rendir propionil CoA, precursor de la Succinyl CoA, que puede ser convertido a piruvato y entrar en la gluconeogénesis. En las plantas, específicamente las plántulas, la ciclo del glioxilato puede ser utilizado para convertir los ácidos grasos (acetato de) a la fuente de carbono primario del organismo. El ciclo del glioxilato produce ácidos dicarboxílicos de cuatro carbonos que pueden entrar en la gluconeogénesis.[8]
En 1995, los investigadores identificaron el ciclo del glioxilato en nematodos.[11] Además, las enzimas del glioxilato malato sintasa y Isocitrato liasa se han encontrado en los tejidos animales.[12] Han identificado los genes que codifican para el gen de malato sintasa en otro [metazoarios] incluyendo artrópodos, equinodermos y algunos vertebrados. Los mamíferos que poseen estos genes incluyen los monotremas (ornitorrinco) y marsupiales (zarigüeya) pero los mamíferos no placentarios. Genes de Isocitrato liasa se encuentran solamente en los nematodos, en el cual, es evidente, que se originaron en la transferencia horizontal de genes de la bacteria.
No se ha establecido la existencia de ciclos del glioxilato en seres humanos, y es ampliamente sostenido que los ácidos grasos no se puede convertir a la glucosa en los seres humanos directamente. Sin embargo, se ha demostrado carbono-14 para terminar en glucosa cuando se suministra en los ácidos grasos.[13] A pesar de estos resultados, se considera improbable que la acetil – CoA 2 emisiones de carbono derivadas de la oxidación de los ácidos grasos produciría una producción neta de glucosa mediante la ciclo del ácido cítrico -Sin embargo, se puede convertir acetil-CoA en piruvato y lactato a través de la vía cetogénica.[10][14] Puesto simplemente, ácido acético (en forma de acetil-CoA) se utiliza para producir parcialmente la glucosa; acetil grupos puede sólo forman parte de las moléculas de glucosa (no el átomo de carbono 5) y requieren sustratos adicionales (tales como piruvato) para formar el resto de la molécula de glucosa. Pero una vía indirecta hace plomo de acetil-CoA en piruvato, vía acetoacetato, acetona, Acetol y mañana tampoco glicol de propileno o metilglioxal.[14][15][16]
Ubicación
En los mamíferos, está restringida al hígado, gluconeogénesis[17] el riñón[17] y posiblemente el intestino.[18] Sin embargo estos órganos utilizan precursores gluconeogénicos algo diferentes. El hígado usa principalmente lactato, alanina y glicerol el riñón lactato, glutamina y glicerol.[19] El propionato es el principal sustrato para la gluconeogénesis en el hígado de rumiante, y el hígado rumiante puede hacer mayor uso de los aminoácidos gluconeogénicos, e.g. alanina, cuando se incrementa la demanda de glucosa.[20] La capacidad de las células del hígado para utilizar lactato para gluconeogénesis declina desde la etapa de preruminant a la etapa de rumiante en terneros y corderos.[21] En tejido renal de ovejas, se han observado tasas muy altas de la gluconeogénesis de propionato.[22] El intestino utiliza principalmente glutamina y glicerol.[18]
En todas las especies, la formación de oxaloacetato De piruvato e intermedios del ciclo TCA se restringe a la mitocondria y las enzimas que convierten Ácido fosfoenolpirúvico (PEP) a la glucosa se encuentran en el citosol.[23] La ubicación de la enzima que une estas dos partes de la gluconeogénesis mediante la conversión oxaloacetato a PEP, PEP carboxicinasa, es variable por especies: puede encontrarse completamente dentro del mitocondria, enteramente dentro del citosol, o repartido uniformemente entre los dos, como es en los seres humanos.[23] Transporte de energía a través de la membrana mitocondrial se lleva a cabo por proteínas de transporte dedicado; Sin embargo no hay tales proteínas existen para oxaloacetato.[23] Por lo tanto, en las especies que carecen de intra-mitocondrial PEP carboxicinasa, oxaloacetato deben ser convertidos malato o aspartato, exportados desde la mitocondriay se convierte en oxaloacetato con el fin de permitir la gluconeogénesis continuar.[23]
Vía
Gluconeogénesis es una vía que consta de una serie de reacciones enzima-catalizadas once. La vía puede comenzar en la mitocondria o citoplasma, esta siendo dependiente en el sustrato se utiliza. Muchas de las reacciones son los pasos reversibles encontramos glucólisis.
- Gluconeogénesis comienza en la mitocondria con la formación de oxaloacetato por la carboxilación de piruvato. Esta reacción también requiere una molécula de ATPy es catalizada por piruvato carboxilasa
. Esta enzima es estimulada por los altos niveles de Acetil-CoA (producido en Β-oxidación en el hígado) e inhibida por altos niveles de glucosa y ADP.
- Oxaloacetato es reducido Para malato usando NADH, un paso necesario para su transporte fuera de la mitocondria.
- Malato es oxidado a oxaloacetato utilizando NAD+ en el citosol, donde celebran los pasos restantes de la gluconeogénesis.
- Oxaloacetato es decarboxilado y luego fosforilado para formar fosfoenolpiruvato usando la enzima fosfoenolpiruvato carboxicinasa. Una molécula de GTP es hidrolizado a PIB durante esta reacción.
- Los próximos pasos en la reacción son los mismos que al revés glucólisis. Sin embargo, fructosa-1, 6-bisfosfatasa convierte fructosa-1, 6-bifosfato Para fructosa 6-fosfato, usando uno una fosfato molécula y liberando agua. Este es también el paso de tarifa-limitadora de la gluconeogénesis.
- Glucosa-6-fosfato está formado por fructosa 6-fosfato por phosphoglucoisomerase. Glucosa-6-fosfato puede ser utilizada en otras vías metabólicas o defosforilaciones a glucosa libre. Considerando que la glucosa libre fácilmente puede difundir dentro y fuera de la célula, la forma fosforilada (glucosa-6-fosfato) está encerrada en la celda, un mecanismo por el cual las células de glucosa intracelular los niveles están controlados por.
- La reacción final de la gluconeogénesis, la formación de glucosa, se produce en el Lumen de la retículo endoplasmático, donde la glucosa-6-fosfato es hidrolizado por glucosa-6-fosfatasa para producir glucosa. La glucosa es trasladada en el citoplasma por Transportadores de glucosa localizado en la membrana del retículo endoplásmico.
| Metabolismo de común monosacáridos, incluyendo glucólisis, gluconeogénesis, glucogénesis y glucogenolisis |
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Reglamento
Mientras más pasos en la gluconeogénesis son el reverso de las que se encuentran en glucólisisreacciones fuertemente endergónico y reguladas tres son reemplazadas con reacciones más cinéticamente favorables. Hexoquinasa/Glucokinase, Fosfofructoquinasa, y piruvato quinasa las enzimas de la glucólisis se reemplazan con glucosa-6-fosfatasa, fructosa-1, 6-bisfosfatasa, y PEP carboxicinasa. Este sistema de control recíproco permiten glucólisis y gluconeogénesis para inhibir el uno al otro y evitar la formación de un ciclo fútil.
La mayoría de los enzimas responsable de la gluconeogénesis se encuentran en el citoplasma; las excepciones son mitocondriales piruvato carboxilasa y, en los animales, fosfoenolpiruvato carboxicinasa. El último existe como una isoenzima situado en ambos el mitocondria y el citosol.[24] La tasa de la gluconeogénesis en última instancia está controlada por la acción de una enzima clave, fructosa-1, 6-bisfosfatasa, que también está regulada a través de transducción de señales por Campamento y su fosforilación.
La mayoría de factores que regulan la actividad de la vía gluconeogénesis hacen mediante la inhibición de la actividad o la expresión de enzimas claves. Sin embargo, ambos acetil CoA y citrato activa las enzimas de la gluconeogénesis (piruvato carboxilasa y fructosa-1, 6-bisfosfatasa, respectivamente). Debido al control recíproco del ciclo, acetil-CoA y citrato también tienen papeles inhibitorios en la actividad de piruvato quinasa.
Control global de la gluconeogénesis es mediada por glucagón (liberado cuando la glucosa en la sangre es baja); que provoca la fosforilación de enzimas y proteínas reguladoras por Kinase de proteína A (un amperio cíclico regulado quinasa) que resulta en la inhibición de la glicólisis y estimulación de la gluconeogénesis. Estudios recientes han demostrado que la ausencia de la producción de glucosa hepática no tiene mayor efecto sobre el control de la concentración de glucosa plasmática ayunas. Inducción compensatoria de la gluconeogénesis ocurre en los riñones y el intestino, impulsado por glucagón, glucocorticoidesy la acidosis.[25]
Referencias
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Enlaces externos
- Resumen en indstate.edu
- Diagrama interactivo en uakron.edu
- La lógica química detrás de la gluconeogénesis
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