A gliconeogênese é um processo metabólico pelo qual o organismo sintetiza glicose a partir de precursores não glicídicos, como aminoácidos e lactato. Este processo ocorre principalmente no fígado e nos rins, e é fundamental para manter a glicemia em níveis adequados durante períodos de jejum ou restrição de carboidratos. A gliconeogênese envolve uma série de reações químicas que convertem substratos não glicídicos em glicose, e é regulada por diversos hormônios e enzimas. Neste contexto, este texto irá abordar os estágios e as principais reações envolvidas na gliconeogênese, bem como os mecanismos de regulação que controlam esse importante processo metabólico.
Etapas da gliconeogênese: compreenda o processo de formação de glicose a partir de outras substâncias.
A gliconeogênese é o processo pelo qual o organismo produz glicose a partir de precursores não glicídicos, como aminoácidos e ácidos graxos. Esse processo ocorre principalmente no fígado e nos rins e é essencial para manter os níveis de glicose no sangue durante períodos de jejum ou restrição de carboidratos. Vamos entender as etapas da gliconeogênese e como ela é regulada pelo organismo.
1. Substratos iniciais: A gliconeogênese começa com precursores como lactato, piruvato, glicerol e aminoácidos. Essas moléculas são convertidas em intermediários como oxaloacetato, que é fundamental para a produção de glicose.
2. Conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP): O piruvato é convertido em fosfoenolpiruvato por uma série de reações enzimáticas. Esse é um passo crucial na gliconeogênese, pois o PEP é um intermediário essencial para a formação de glicose.
3. Formação de glicose: O PEP é convertido em glicose por uma série de reações que envolvem enzimas como a glicose-6-fosfatase. Essas reações ocorrem no citosol das células hepáticas e renais e resultam na produção de glicose a partir dos precursores não glicídicos.
Regulação da gliconeogênese: A gliconeogênese é regulada por hormônios como a insulina e o glucagon, que controlam a atividade das enzimas envolvidas no processo. A insulina inibe a gliconeogênese, enquanto o glucagon a estimula, garantindo a manutenção dos níveis de glicose no sangue.
Em resumo, a gliconeogênese é um processo complexo e altamente regulado pelo organismo, que permite a produção de glicose a partir de precursores não glicídicos. Essa via metabólica é essencial para a sobrevivência durante períodos de jejum e restrição de carboidratos, garantindo um suprimento constante de glicose para as células do corpo.
Mecanismos de regulação da gliconeogênese no organismo humano: uma análise detalhada dos processos.
A gliconeogênese é o processo pelo qual o organismo sintetiza glicose a partir de precursores não glicídicos, como aminoácidos e ácidos graxos. Esse mecanismo é fundamental para manter a glicemia em níveis adequados, principalmente durante períodos de jejum ou exercício físico intenso.
Para garantir a regulação adequada da gliconeogênese, o organismo conta com diversos mecanismos de controle. Um dos principais reguladores desse processo é a insulina, hormônio produzido pelo pâncreas em resposta aos níveis elevados de glicose no sangue. A insulina atua inibindo as enzimas chave da gliconeogênese, como a glicose-6-fosfatase e a frutose-1,6-bisfosfatase, impedindo a síntese de glicose a partir de precursores não glicídicos.
Além da insulina, outro importante regulador da gliconeogênese é o hormônio glucagon, que é secretado pelo pâncreas em resposta aos baixos níveis de glicose no sangue. O glucagon estimula a quebra de glicogênio armazenado no fígado e nos músculos, liberando glicose na corrente sanguínea para ser utilizada como fonte de energia. Esse hormônio também ativa as enzimas responsáveis pela gliconeogênese, como a fosfoenolpiruvato carboxiquinase e a piruvato carboxilase, promovendo a síntese de glicose a partir de precursores não glicídicos.
Além dos hormônios insulina e glucagon, a regulação da gliconeogênese também é influenciada por outros fatores, como os níveis de ácidos graxos livres no sangue, que podem servir como substrato para a síntese de glicose, e a concentração de aminoácidos, que podem ser convertidos em intermediários da via gliconeogênica.
Em resumo, a regulação da gliconeogênese no organismo humano envolve a ação coordenada de diversos hormônios e substratos, garantindo que a síntese de glicose a partir de precursores não glicídicos seja mantida em equilíbrio para atender às demandas energéticas do organismo.
Regulação da quebra de glicogênio: entenda como ocorre esse processo metabólico essencial no corpo.
A regulação da quebra de glicogênio é um processo essencial no metabolismo do corpo humano. A quebra de glicogênio é controlada por várias enzimas e hormônios que garantem que a glicose seja liberada de forma adequada para fornecer energia às células.
Um dos principais hormônios envolvidos na regulação da quebra de glicogênio é a insulina. A insulina é produzida pelo pâncreas em resposta aos níveis elevados de glicose no sangue. Quando os níveis de glicose estão altos, a insulina estimula a quebra de glicogênio no fígado e nos músculos, liberando glicose na corrente sanguínea.
Além da insulina, outro hormônio importante na regulação da quebra de glicogênio é o glucagon. O glucagon é produzido pelo pâncreas em resposta aos níveis baixos de glicose no sangue. Ele estimula a quebra de glicogênio no fígado, liberando glicose para manter os níveis de açúcar no sangue estáveis.
As enzimas envolvidas na quebra de glicogênio são reguladas por diferentes vias metabólicas, como a fosforilação e a degradação proteica. Essas vias garantem que a quebra de glicogênio ocorra de forma coordenada e eficiente, fornecendo energia quando necessário.
Em resumo, a regulação da quebra de glicogênio é um processo complexo e essencial para o funcionamento adequado do metabolismo. Hormônios como a insulina e o glucagon, juntamente com enzimas reguladoras, garantem que a glicose seja liberada de maneira controlada, fornecendo energia para as células do corpo.
Regulação da via metabólica do glicogênio: mecanismos de controle e regulação da síntese.
A regulação da via metabólica do glicogênio é fundamental para manter o equilíbrio energético no organismo. A síntese e degradação do glicogênio são cuidadosamente controladas por diversos mecanismos para garantir que haja sempre a quantidade adequada de glicose disponível para as células.
Um dos principais mecanismos de controle da síntese do glicogênio é a regulação da atividade da enzima glicogênio sintase. Esta enzima é responsável por adicionar moléculas de glicose à cadeia de glicogênio, formando assim o polímero de glicose. A glicogênio sintase é ativada pela insulina, um hormônio produzido pelo pâncreas em resposta aos níveis elevados de glicose no sangue. Por outro lado, a glicogênio sintase é inibida pela adrenalina, um hormônio liberado em situações de estresse ou exercício físico.
Além disso, a regulação da via metabólica do glicogênio também envolve a ação da enzima glicogênio fosforilase, responsável pela quebra das moléculas de glicogênio em glicose. Esta enzima é ativada pela adrenalina e inibida pela insulina. Dessa forma, quando os níveis de glicose no sangue estão baixos, a glicogênio fosforilase é ativada para liberar glicose na corrente sanguínea.
Em resumo, a regulação da síntese do glicogênio envolve a ação de diversas enzimas e hormônios que atuam de forma coordenada para garantir o fornecimento adequado de glicose às células. O desequilíbrio nesse processo pode levar a problemas de saúde, como a diabetes. Portanto, é essencial manter um estilo de vida saudável e equilibrado para garantir o bom funcionamento da via metabólica do glicogênio.
Gliconeogênese: estágios (reações) e regulação
A gliconeogênese é um processo metabólico que ocorre em quase todos os organismos vivos , incluindo plantas, animais e vários tipos de microorganismos.Consiste na síntese ou formação de glicose a partir de compostos contendo carbono que não são carboidratos , como aminoácidos, glicogênicos, glicerol e lactato.
É uma das vias do metabolismo de carboidratos do tipo anabólico. Ele sintetiza ou forma moléculas de glicose presentes principalmente no fígado e, em menor grau, no córtex dos rins de humanos e animais.
Este processo anabólico é produzido seguindo a direção inversa da via catabólica da glicose, possuindo diferentes enzimas específicas nos pontos irreversíveis da glicólise .
A gliconeogênese é importante para aumentar os níveis de glicose no sangue e nos tecidos em casos de hipoglicemia. Também amortece a diminuição da concentração de carboidratos em jejum prolongado ou em outras situações adversas.
Caracteristicas
É um processo anabólico
A gliconeogênese é um dos processos anabólicos do metabolismo de carboidratos. Através de seu mecanismo, a glicose é sintetizada a partir de precursores ou substratos formados por pequenas moléculas.
A glicose pode ser gerada a partir de biomoléculas simples de natureza proteica, como aminoácidos glicogênicos e glicerol, sendo a segunda a lipólise de triglicerídeos no tecido adiposo.
O lactato também funciona como substrato e, em menor grau, com ácidos graxos de cadeia ímpar.
Fornecer suprimentos de glicose
A gliconeogênese é de grande importância para os seres vivos e especialmente para o corpo humano. Isso ocorre porque serve para fornecer em casos especiais a alta demanda de glicose necessária ao cérebro (aproximadamente 120 gramas por dia).
Que partes do corpo exigem glicose? O sistema nervoso , a medula renal, entre outros tecidos e células, como os glóbulos vermelhos , que usam a glicose como única ou principal fonte de energia e carbono.
As reservas de glicose, como o glicogênio armazenado no fígado e nos músculos, mal alcançam um dia. Isso sem considerar dietas ou exercícios intensos. Por esse motivo, através da gliconeogênese, o corpo fornece glicose formada a partir de outros precursores ou substratos não-carboidratos.
Além disso, esta rota está envolvida na homeostase da glicose. A glicose formada por essa via, além de ser uma fonte de energia, é o substrato de outras reações anabólicas.
Um exemplo disso é o caso da biossíntese de biomoléculas. Entre eles estão glicoconjugados, glicolipídios, glicoproteínas e amino-açúcares e outros heteropolissacarídeos.
Etapas (reações) da gliconeogênese
Rota sintética
A gliconeogênese é realizada no citosol ou citoplasma das células, principalmente no fígado e, em menor grau, no citoplasma das células do córtex renal.
Sua via sintética constitui grande parte das reações da glicólise (via catabólica da glicose), mas na direção oposta.
No entanto, é importante destacar que as três reações de glicólise termodinamicamente irreversíveis estarão na gliconeogênese catalisada por enzimas específicas diferentes daquelas envolvidas na glicólise, o que possibilita reverter as reações.
São especificamente as reações glicolíticas catalisadas pelas enzimas hexoquinase ou glucocinase, fosfofructoquinase e piruvato quinase.
Revendo as etapas cruciais da gliconeogênese catalisada por enzimas específicas, é necessário que a conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato exija uma série de reações.
O primeiro ocorre na matriz mitocondrial com a conversão do piruvato em oxaloacetato, catalisada pela piruvato carboxilase.
Por sua vez, para participar do oxaloacetato, ele deve ser convertido em malato pela malidrato desidrogenase mitocondrial. Essa enzima é transportada pelas mitocôndrias para o citosol, onde é transformada novamente em oxaloacetato pela malato desidrogenase encontrada no citoplasma celular.
Ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxi-quinase
Através da ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato. As respectivas reações estão resumidas abaixo:
Piruvato + CO 2 + H 2 O + ATP => oxaloacetato + ADP + P i + 2H +
Oxaloacetato + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO 2 + PIB
Todos esses eventos possibilitam a transformação de piruvato em fosfoenolpiruvato sem a intervenção da piruvato quinase, específica para a via glicolítica.
No entanto, o fosfoenolpiruvato é transformado em frutose-1,6-bifosfato pela ação de enzimas glicolíticas que catalisam essas reações reversivelmente.
Ação da enzima frutose-1,6-bisfosfatase
A próxima reação que suplementa a ação da fosfofructoquinase na via glicolítica é aquela que transforma a frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato. A enzima frutose-1,6-bisfosfatase catalisa essa reação na via gliconeogênica, que é hidrolítica e está resumida abaixo:
Frutose 1,6-bifosfato + H 2 O => frutose-6-fosfato + P i
Este é um dos pontos de regulação da gliconeogênese, uma vez que esta enzima requer Mg 2+ para sua atividade. A frutose-6-fosfato sofre uma reação de isomerização catalisada pela enzima fosfoglucoisomerase que a transforma em glicose-6-fosfato.
Ação da enzima glicose-6-fosfatase
Finalmente, a terceira dessas reações é a conversão de glicose-6-fosfato em glicose.
Isso ocorre através da ação da glicose-6-fosfatase que catalisa uma reação de hidrólise e substitui a ação irreversível da hexoquinase ou glucocinase na via glicolítica.
Glicose-6-fosfato + H 2 O => glicose + P i
Essa enzima glicose-6-fosfatase está ligada ao retículo endoplasmático das células hepáticas. Você também precisa do cofator Mg 2+ para desempenhar sua função catalítica.
Sua localização garante a função do fígado como sintetizador de glicose para atender às necessidades de outros órgãos.
Precursores gliconeogênicos
Quando não há oxigênio suficiente no corpo, como pode ocorrer nos músculos e eritrócitos no caso de exercício prolongado, ocorre fermentação da glicose; isto é, a glicose não é completamente oxidada sob condições anaeróbicas e, portanto, é produzido lactato.
Este mesmo produto pode passar para o sangue e daí chegar ao fígado. Lá, ele atuará como um substrato gluconeogenic, pois ao entrar no ciclo Cori, o lactato se tornará piruvato. Essa transformação é devida à ação da enzima lactato desidrogenase.
Lactato
O lactato é um importante substrato gliconeogênico do corpo humano e, uma vez esgotadas as reservas de glicogênio, a conversão de lactato em glicose ajuda a repor a reserva de glicogênio nos músculos e no fígado.
Piruvato
Por outro lado, a transaminação do piruvato ocorre através de reações que compõem o chamado ciclo glicose-alanina.
Isso é encontrado em tecidos hepáticos extras e o piruvato é transformado em alanina, que é outro dos importantes substratos gliconeogênicos.
Sob condições extremas de jejum prolongado ou outras alterações metabólicas, o catabolismo protéico será uma fonte de aminoácidos glicogênicos como último recurso. Estes formarão intermediários do ciclo de Krebs e gerarão oxaloacetato.
Glicerol e outros
O glicerol é o único substrato gliconeogênico de importância originário do metabolismo lipídico.
É liberado durante a hidrólise dos triacilglicerídeos, que são armazenados no tecido adiposo. Estes são transformados por reações consecutivas de fosforilação e desidrogenação em fosfato de di-hidroxiacetona, que seguem a via gliconeogênica para formar glicose.
Por outro lado, poucos ácidos graxos de cadeia ímpar são gliconeogênicos.
Regulação da gliconeogênese
Um dos primeiros controles da gliconeogênese é realizado pela ingestão de alimentos com baixo teor de carboidratos, que promovem níveis normais de glicose no sangue.
Pelo contrário, se a ingestão de carboidratos for baixa, a rota da gliconeogênese será importante para atender às necessidades de glicose do organismo.
Existem outros fatores envolvidos na regulação recíproca entre glicólise e gliconeogênese: níveis de ATP. Quando altos, a glicólise é inibida, enquanto a gliconeogênese é ativada.
O oposto é verdadeiro com os níveis de AMP: se eles são altos, a glicólise é ativada, mas a gliconeogênese é inibida.
Nas reações catalisadas por enzimas específicas na gliconeogênese, existem certos pontos de controle. Quais? A concentração de substratos enzimáticos e cofatores como Mg 2+ , e a existência de ativadores como a fosfofructoquinase.
A fosfofructoquinase é ativada pelo AMP e a influência dos hormônios pancreáticos insulina, glucagon e até alguns glicocorticóides.
Referências
- Mathews, Holde e Ahern. (2002) Bioquímica (3ª ed.). Madri: PEARSON
- Wikilivros (2018). Princípios de Bioquímica / Gliconeogênese e Glicogênese. Retirado de: en.wikibooks.org
- Shashikant Ray (Dezembro de 2017). Regulamento, medições e distúrbios da gliconeogênese. Retirado de: researchgate.net
- Gluconeogênese [PDF]. Retirado de: imed.stanford.edu
- Aula 3-Glicólise e Gliconeogênese. [PDF]. Retirado de: chem.uwec.edu
- Gluconeogênese [PDF]. Retirado de: chemistry.creighton.edu