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61 BIOQUÍMICA INTRODUÇÃO AO METABOLISMO 2013 Autores Erik Alves e Marcos Eismman CAPÍTULO 7 GLICONEOGÊNESE Via metabólica responsável pela síntese de glicose a partir de precursores não glicídios RESUMO A gliconeogênese é uma via metabólica que produz glicose a partir de substratos não açúcares (piruvato, lactato, glicerol e aminoácidos). Essa rota metabólica é o inverso da glicólise, exceto por três reações: (1) conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato via oxaloacetato, (2) transformação de frutose-1,6-BisP em frutose-6P e (3) formação da glicose a partir da glicose-6P. Durante períodos longos de jejum, a gliconeogênese é uma importante fonte de glicose para tecidos que depende exclusivamente desse carboidrato. O fígado, os rins e o intestino delgado são os órgãos que realizam a gliconeogênese. 62 Capítulo 7: Gliconeogênese MAPA METABÓLICO PROTEÍNAS CARBOIDRATOS (GLICOGÊNIO) LIPÍDEOS AMINOÁCIDOS GLICOSE ÁCIDOS GRAXOS PIRUVATO GLU GLICEROL ASP ILE / LEU / LYS / PHE + AMÔNIA URÉIA CITRATO MALATO FUMARATO α-CETOGLUTARATO SUCCINIL-CoA ISOCITRATO OXALOACETATO + NADH+H+ FADH2 H2O + CO2 ATP ALA / CYS / GLY / SER RIBOSE 5 FOSFATOS NADPH ACETIL-CoA SUCCINATO AÇÚCARES FOSFORILADOS + Erik Alves e Marcos Eismman 63 1. INTRODUÇÃO Quando não houver disponibilidade de glicose na dieta ou quando o fígado esgotar seu suprimento de glicogênio, a glicose será sintetizada a partir de precursores não glicídicos pela gliconeogênese (figura 01). Essa via metabólica ocorre durante o jejum prolongado e fornece uma porção substâncial da glicose utilizada nas células. A gliconeogênese ocorre no fígado e, em menor grau, nos rins e intestino delgado. Os precursores não-glicídicos que podem ser convertidos em glicose incluem os produtos de muitas vias metabólicas, a exemplo de lactato, piruvato, aminoácidos, glicerol e intermediários do ciclo de Krebs. Figura 01: Gliconeogênese 2. REAÇÕES DA GLICONEOGÊNESE A maioria das reações da gliconeogênese (figura 02) correspondem a reações da via glicolítica que acontecem no sentido inverso. Entretanto, as enzimas glicocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase catalisam reações irreversíveis. Portanto essas reações são contornadas por ação das enzimas glicose-6-fosfatse, Frutose-1,6-bisfosfatase, Piruvato carboxilase e Fosfoenolpiruvato carboxicinase. Apenas o fígado e os rins realizam as reações da gliconeogênese. HEMÁCIAS TECIDO MUSCULAR TECIDO ADIPOSO LACTATO ALANINA GLICEROL Intermediários do metabolismo GLICOSE TECIDO NERVOSO, TECIDO MUSCULAR, HEMÁCIAS, ... 64 Capítulo 7: Gliconeogênese Figura 01: Reações da gliconeogênese. As setas vermelhas indicam as reações irreversíveis da glicólise. As setas azuis apresentam as reações da gliconeogênese. 3. REGULAÇÃO DA GLICONEOGÊNESE Durante o jejum prolongado, uma ampla quantidade de ácidos graxos é degradada através da β- oxidação, resultando na formação de grandes quantidades de acetil-CoA, NADH+H + e ATP. Esse acúmulo causa os seguintes efeitos: (1) Inibição das enzimas isocitrato desidrogenase e piruvato desidrogenase. (2) Ativação da piruvato carboxilase, responsável pela transformação do piruvato em oxaloacetato. O glucagon é liberado no estado de hipoglicemia e estimula a gliconeogênese através da ação do AMPc. As enzimas ativadas nesse estado são: (1) Ativação da piruvato carboxilase, responsável pela transformação do piruvato em oxaloacetato. (2) Fosfoenolpiruvato carboxicinase, que descarboxila o oxaloacetato, transformando-o em fosfoenolpiruvato. (3) Frutose-1,6-bisfosfatase, que desfosforila a frutose-1,6-bisfofato, originado a frutose-6- fosfato. (4) Glicose-6-fosfatase, enzima presente no interior do retículo endoplasmático e que hidrolisa a glicose-6-fosfato e forma glicose livre e um fofato inorgânico. GLICOSE GLICOSE-6P FRUTOSE-6P FRUTOSE-1,6BISP FOSFOENOLPIRUVATO PIRUVATO OXALOACETATO GLICOCINASE FOSFOFRUTOCINASE PIRUVATOCINASE GLICOSE-6-FOSFATASE FRUTOSE-1,6BISFOSFATASE FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXICINASE PIRUVATO CARBOXILASE Erik Alves e Marcos Eismman 65 EXERCÍCIOS 1. Quais são as três reações essencialmente irreversíveis da glicólise que precisam ser substituídas por outras reações na gliconeogênese? 2. Qual é o hormônio que estimula a degradação do glicogênio no músculo? E no fígado? 3. O piruvato e o ATP são os produtos finais da glicólise. Em células musculares em atividade mecânica muito intensa (acima da capacidae respiratória do indivíduo) o piruvato é convertido a lactato. O lactato é transportado pelo sangue ao fígado onde é reciclado a glicose, pela gliconeogênese, a qual é transportada de volta ao músculo para produção de mais ATP. Por quê o músculo não exporta piruvato, o qual também poderia ser transformado em glicose? 66 Capítulo 7: Gliconeogênese
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