TRABALHO GLICONEOGENESE

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medICINA VETERINÁRIA
GLICONEOGÊNESE
Sorocaba/SP
2018
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
Siglas referentes a nomenclaturas de biologia e bioquímica 
ATP Trifosfato de adenosina 
GTP Trifosfato de guanosina
Pi Fosfato inorgânico 
SUMÁRIO
1 Introdução................................................................................................................04
2 A gliconeogênese....................................................................................................04
2.1 Reações da gliconeogênese................................................................................05
2.2 Balanço energético da gliconeogênese...............................................................09
2.3 Degradação de proteínas e gliconeogênese........................................................09
2.3 Consequências da gliconeogênese para o organismo........................................11
3 Conclusão................................................................................................................14
4 Referências bibliográficas.......................................................................................15
INTRODUÇÃO
 A palavra gliconeogênese é a síntese de compostos não carboidratos, em um sentido mais estreito, usado para designar coletivamente o conjunto de processos pelos quais o organismo pode converter substancias não glicídicas (como aminoácidos, lactato, glicerol e proptano) em glicose ou glicogênio.
 A gliconeogênese é a síntese de glicose a partir de compostos com o consumo do ATP.
 A maioria dos tecidos animais é capaz de suprir suas necessidades energéticas a partir da oxidação de vários tipos de compostos, como: açucares, aminoácidos e ácidos graxos. Alguns tecidos e células de animais superiores, entretanto, utilizam exclusivamente glicose como fonte de energia, como é o caso do cérebro, que consome 120g de glicose por dia, e das hemácias que necessitam de cerca de 30g diárias, dessa forma, a concentração de glicose no sangue não pode permanecer muito baixa. No corpo dos animais, a reserva de glicose na forma de glicogênio, que os nossos músculos e o fígado armazenam é a Gliconeogênese. O fígado é o principal órgão responsável pela gliconeogênese, e apenas em caso de jejum muito prolongado, o córtex renal chega a dar uma contribuição importante.
Apesar de parecer que esse processo se trata de algo excepcional, realizado apenas em último caso, ele não é. A gliconeogênese está constantemente operando no organismo animal. Um claro exemplo é seu uso para a regulação da quantidade de glicose presente no sangue durante o jejum noturno, período em que os indivíduos dormem. A ideia de que a degradação de proteínas para a finalidade de obter energia só se confirma quando o corpo esgota as demais reservas é ilusória. E é a partir desse ponto que começaremos a estudar como, por que e de que forma a gliconeogênese está presente no organismo dos animais. 
A GLICONEOGÊNESE 
Para que o suprimento de açúcar no sangue, ou melhor dizendo, glicose, que posteriormente será transformada em energia, permaneça ininterrupto, o organismo desfruta de mecanismos capazes de manter contínua a oferta de glicose para a corrente sanguínea. Isso ocorre quando o animal permanece por determinado período sem se alimentar, o chamado jejum, que, no caso do processo de gliconeogênese se realiza a partir de 8 horas, já que é nesse momento em que as reservas hepáticas de glicogênio (reservas presentes no fígado) se esgotam.
O processo de gliconeogênese se realiza em grande parte no fígado e minoritariamente nos rins, a produção de glicose é realizada a partir de compostos não carboidratos, como: aminoácidos, lactato e glicerol. E a maior parte da glicose sintetizada se destina ao cérebro. 
O lactato é um aminoácido produzido pelo músculo em situação de grande esforço, podendo também originar-se das hemácias, enquanto que, a alanina é sintetizada no músculo em seu período de jejum. 
 
Figura 1: relação entre diferentes órgãos durante a gliconeogênese. 
Fonte: livro Bioquímica Básica, 1999, p.173. 
REAÇÕES DA GLICONEOGÊNESE
Nosso corpo possui uma reserva hepática de glicogênio, porém, ela é limitada.
Quando esta reserva de glicogênio está baixa é acionada a outra via metabólica, a gliconeogênese.
A glicose utiliza várias etapas para se transformar em piruvato, que posteriormente será utilizado para o ciclo de Krebs, porém, quando há necessidade de glicose, o piruvato poderá fazer o “caminho reverso” e se transformar novamente em glicose, mas, este “caminho” de transformação do piruvato em glicose não será possível utilizando a mesma via, pois há três pontos em que a transformação não poderá ser realizada, e sendo assim, ocorrerá três “desvios” tornando este processo possível.
Esses três desvios veremos a seguir:
Figura 2: esquema simplificado da gliconeogênese. 
Fonte: livro Bioquímica básica, 1999, p. 176.
O músculo quando em atividade física intensa realiza uma fermentação, onde a glicose “estocada” é transformada em lactato, esse por sua vez, cai na corrente sanguínea sendo transportado até o fígado, em que através de um processo chamado lactato desidrogenase é transformado em piruvato.
O músculo também é rico em proteínas, macromoléculas que se “quebram” dando origem aos aminoácidos, que por sua vez são transportados pelo sangue sob a forma de alanina e glutamina até o fígado.
Tomando a alanina como exemplo, ao chegar no fígado ela passa por um processo chamado alanina aminotransferase onde é remodelada em piruvato.
PRIMEIRO DESVIO
Este primeiro desvio é composto por duas fases, na primeira o piruvato entra na mitocôndria através da piruvato translocase, já dentro dela ele se une ao CO2 + H2O + ATP dando origem a piruvato carboxilase; o piruvato carboxilase contém biotina (vitamina B7) que combinada com CO2, a custa de ATP que promove a carboxilação produzindo o oxaloacetato.
Na segunda fase desta transformação, o oxaloacetato vai para o citossol (sai da mitocôndria) através da lançadeira do malato-aspartato.
Quando o oxaloacetato chega no citossol encontra-se com fosfoenolpiruvato carboxiquinase e após a junção destes dois componentes, dá-se origem ao fosfoenolpiruvato, isso só é possível através da descarboxilação e fosforilação à custa de um GTP.
O fosfoenolpiruvato sofre várias transformações reversíveis até chegar a frutose 1,6-bifosfato.
O fígado possui ainda uma reserva de triglicerídeos (gordura) que é composta por uma molécula de glicerol mais três moléculas de ácidos graxos.
O triglicerídeo é “quebrado” separando o ácido graxo do glicerol, o glicerol através da ação do glicerol quinase, é transformado em glicerol 3-fosfato, que por sua vez através da ação do glicerol 3-fosfato e desidrogenase, é oxidado transformando-se em diidroxiacetona fosfato, que também se transformará em frutose 1,6-bifosfato.
Figura 3: conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato.
Fonte: livro Bioquímica básica, 1999, p.175. 
SEGUNDO DESVIO
A frutose 1,6-bifosfato, através de uma reação de hidrólise do grupo fosfato do carbono 1 chamada frutose 1,6-bifosfatase, resulta na frutose 6-fosfato + Pi
A frutose 6-fosfato irá se transformar em glicose 6-fosfato através de uma ação chamada fosfoglicoisomerase.
TERCEIRO DESVIO
A glicose 6-fosfato sofre uma reação de hidrólise (semelhante a anterior) chamada de glicose 6-fosfatase, onde se transforma em glicose.
A glicose 6-fosfato ocorre apenas no fígado e rins, e é por esse motivo que principalmente o fígado pode exportar glicose para corrigir a glicemia.
BALANÇO ENERGÉTICO DA GLICONEOGÊNESE 
O balanço energético da produção de uma glicose a partir de dois piruvatos:
Processo desfavorável termodinamicamente.
2 piruvatos + 2 ATP + 2 NADH +2 H2O Glicose + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD
A gliconeogênesenecessita de acoplamento de reações favoráveis para contornar as etapas desfavoráveis. 
Energia livre é fornecida na forma de quatro moléculas de ATP por glicose produzida. 
2 Piruvatos + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H20 Glicose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD + 2 H 
A neoglicogênese é uma reação de síntese porque utiliza um precursor de 3 carbonos e tem como produto final a glicose com seis carbonos. Assim as demais reações de síntese, a neoglicogênese consome energia na forma de ATP. Para cada molécula de glicose formada a partir de piruvato, seis moles de pontes de fosfato de alta energia são clivadas: quatro ATP, dois GTP, e dois NADH, que são utilizasos nas reações catalisadas por piruvato carboxilase, fosfoenopiruvato carboxiquinase e fosfoglicerato quinase. Dois moles de ácido pirúvico são requeridos para a síntese de um mol de glicose.
Reação Global 
2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O Glicose + 4 ADTP +2GDP + 6 PI + 2 NAD + 2 H
DEGRADAÇÃO DE PROTEÍNAS E GLICONEOGÊNESE
Como já mencionado na introdução e durante todo o desenvolvimento desse estudo, a fim de gerar energia o organismo precisa degradar os carboidratos e transformá-los em glicose, bem como quebrar as proteínas em subunidades chamadas aminoácidos e reduzir as gorduras a ácidos graxos. Ambos são substratos usados pelas células do corpo como combustível para realizar tarefas necessárias a sobrevivência do organismo. Os ácidos graxos possuem sua importância reduzida durante o processo da gliconeogênese, já que sua contribuição é bem reduzida, por sua pouca presença nas dietas e, principalmente por não serem armazenados como tais pelos mamíferos. Entretanto, seu uso em bactérias e vegetais é elevadíssimo, já que esses conseguem sintetizar a glicose a partir dos ácidos graxos, por possuírem enzimas que estão ausentes nos mamíferos. 
Durante as primeiras horas de jejum, a quantidade de glicose, aminoácidos e ácidos graxos que circulam no sangue diminui progressivamente, sendo essa baixa concentração responsável pela redução da quantidade de insulina secretada, ao passo que provoca um aumento da liberação de glucagon. 
A insulina e o glucagon são hormônios produzidos e liberados pelo pâncreas e são responsáveis pela regulação do metabolismo da glicose, dos ácidos graxos e das proteínas. Os dois hormônios têm funções opostas: enquanto a insulina desempenha papel importante no armazenamento de energia, promovendo a retirada dos substratos usados como combustível do sangue e estocando-os, o glucagon determina uma elevação da quantidade de fontes de energia no sangue para serem usadas pelas células do corpo. Assim, a insulina diminui a quantidade de glicose, aminoácidos e ácidos graxos do sangue, enquanto o glucagon promove um aumento deles. Havendo durante o jejum uma pequena quantidade de substratos e de insulina circulando no sangue, porém uma grande concentração de glucagon, ocorre um período de catabolismo, durante o qual as reservas de energia do corpo são quebradas e disponibilizadas às células para serem utilizadas. Assim, na tentativa de fornecer glicose ao cérebro e aos outros tecidos que dessa dependem, acontece uma troca de substratos entre o fígado, os músculos, o tecido adiposo e o cérebro.
Em geral, os aminoácidos catabolizados provém de três diferentes fontes:
Proteínas da dieta, característico de animais superiores.
Proteínas de reserva, por exemplo, durante a germinação de sementes armazenadoras de proteínas.
O catabolismo protéico começa com a hidrólise das ligações peptídicas liberando os resíduos de aminoácidos unidos em pequenas cadeias. Para as proteínas ingeridas, a proteólise ocorre no trato gastrointestinal.
Quando não são necessários como fonte de energia, a degradação geralmente prossegue apenas para eliminar os aminoácidos em excesso - como em caso de dieta rica em proteínas, que podem ter efeitos tóxicos pela incapacidade dos animais de armazenar aminoácidos livres. Há ainda a possibilidade de degradação quando os carboidratos são inacessíveis ou não são utilizados corretamente, devido a jejum severo ou diabetes melito. 
CONSEQUÊNCIAS DA GLICONEOGÊNESE PARA O ORGANISMO
A gliconeogênese tem sua importância relacionada a garantir que os níveis de glicose no sangue sejam mantidos relativamente constantes. E para isso acontecem todos os processos vistos anteriormente.
Quando e por eventual falha no metabolismo, ocorre a falta desse processo, e consequentemente a baixa quantidade de glicose no organismo, ocorre o surgimento de distúrbios no metabolismo da glicose. No caso da falta da glicose, que é o que acontecerá se houver a falta ou falha no sistema da gliconeogênese, a Hipoglicemia se desenvolverá, causando determinados problemas para o ser vivo. Além do mais, a concentração de glicose no sangue para que o indivíduo consiga sobreviver é crítica, já que o cérebro (sistema nervoso central) demanda de uma grande quantidade dessa substância.
HIPOGLICEMIA 
A doença tem como principal característica a baixa taxa de glicose no sangue, podendo ocorrer ou não em portadores de diabetes. 
Ocorre quando a taxa de insulina no sangue aumenta e consequentemente diminui a taxa dos hormônios de contrarregulação, como o glucagon e o cortisol, que são produzidos justamente quando as reservas de açúcar no sangue estão reduzidas, e auxiliam na liberação do glicogênio armazenado no fígado. 
Pode ser dividida em dois tipos:
Hipoglicemia de jejum, que ocorre durante períodos prolongados de jejum, em que o organismo fica muito tempo se receber alimento. 
Hipoglicemia pós-prandial, que ocorre após as refeições. 
Entre as causas:
Hipoglicemia de jejum: 
Produção exagerada de insulina pelo pâncreas 
Insuficiência: hepática (fígado), cardíaca ou renal 
Tumores pancreáticos 
Consumo de álcool 
Deficiência nos hormônios que auxiliam na liberação do glicogênio 
Medicamentos utilizados no tratamento do diabetes, eles podem diminuir demasiadamente a quantidade de glicose presente no sangue, principalmente se usados de forma incorreta. 
Hipoglicemia pós-prandial:
Ocorre após algumas horas da refeição, devido ao desequilíbrio entre os níveis de glicose e insulina no sangue. 
Os sintomas são produzidos pelos hormônios de contrarregulação e pela redução da glicose no cérebro. Na primeira fase pode ocorrer tremores, tonturas, palidez, suor frio, nervosismo, palpitações taquicardia, náuseas, vômitos e fome. Já na segunda fase os sintomas se agravam, havendo confusão mental, alterações no nível de consciência, perturbações visuais e de comportamento, cansaço, fraqueza, sensação de desmaio e convulsões. 
CASO CLÍNICO
A hipoglicemia é mais relatada e comum em caninos. 
A seguir um exemplo de caso clinico que foi relatado na Universidade Federal do Rio Grande do Sul:
Animal: cão da raça poodle, fêmea, com 9 anos de idade e peso 15kg. 
Anamnese (histórico de todos os acontecimentos narrados pelo paciente): o animal apresentava hipoglicemia há cerca de dois anos, decorrente da retirada dos ovários, apresentava bom apetite, com refeições em intervalos de 3-6 horas, à meia noite recebia alimento e durante a madrugada água com açúcar, assim como durante o dia. Cansava facilmente e apresentava tremores ao se exercitar, apresentava também crises convulsivas, que melhoravam com a administração de glicose. Não apresentava náuseas e vômitos, mas apresentava secreção ocular e nasal, além de ter aumentado 5kg em um ano. 
Após a evidencia de sinais clínicos que correspondiam a hipoglicemia, a qual foi sustentada por meio da realização de exames. 
O tratamento foi realizado por meio de uma dieta a base de fibras oferecida em pequenas porções distribuídas em intervalos de 4-5 horas. A alimentação fornece carboidratos complexos que favorecem o controle da glicemia por serem degradados mais lentamente. Foi recomendado a interrupção da administração da água com açúcar e evitar situações de estresse. 
EVOLUÇÃO
Decorridas duas semanas da primeira consulta foi realizada uma revisão e a proprietáriarelatou que cessaram as crises convulsivas e que o animal estava bem. 
CONCLUSÃO
Através da realização deste trabalho proposto pela professora Bertha no âmbito da disciplina de bioquímica pudemos compreender melhor a temática do metabolismo da glicose, seu funcionamento e consequências de suas possíveis falhas. Abordando a síntese de glicose, a partir de compostos que não sejam carboidratos, como o processo ocorre, suas etapas e reações, além da conexão de todo procedimento com as proteínas e as consequências de sua possível falha. Estudando o assunto da Gliconeogênese compreendemos que a obtenção de energia por parte do organismo é muito mais complexa e maleável do que possamos imaginar. A preparação e criação do trabalho foi importante para o crescimento educacional e o aprofundamento quanto ao tema proposto, além de cumprir com muita dedicação e objetividade todos os objetivos que nos tínhamos proposto, conseguimos absorver um grande conhecimento não exclusivamente dessa via metabólica, mas de toda a teia que a envolve e agrega.