Gliconeogênese: Reações e Etapas

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Gliconeogênese
1.1. Reações da Gliconeogênese De onze reações necessárias para converter piruvato em glicose livre, sete são reversíveis, catalisadas por enzimas glicolíticas. A gliconeogênese utiliza as reações reversíveis da glicólise e substitui por outras as reações irreversíveis. Contudo, três das enzimas glicolíticas, glicoquinase, fosfofrutoquinase (PFK) e piruvato-quinase, catalisam reações com grandes variações de energia livre negativa na direção da glicólise. Essas reações devem ser substituídas na gliconeogênese por reações que tornem a síntese de glicose termodinamicamente favorável. Assim, essas reações são contornadas pela ação das enzimas glicose-6-fosfatase, frutose-1,6-bisfosfatase e piruvato-carboxilase/ PEP-carboxiquinase.
Os esqueletos de carbono de todos os aminoácidos, exceto leucina e lisina, podem ser em parte convertidos a oxalacetato e, então, à glicose.
A transformação da alanina e do lactato, em glicose, se inicia por sua conversão ao piruvato. A alanina origina piruvato por ação da alanina aminotransferase; o lactato é convertido a piruvato por ação da lactato desidrogenase. A transformação do piruvato em glicose pela gliconeogênese processa- -se no sentido oposto ao da glicólise, utilizando quase todas as suas enzimas, com exceção daquelas que catalisam reações irreversíveis. Essas reações são contornadas através de outras reações, catalisadas naturalmente, por outras enzimas. As três etapas em que a gliconeogênese difere da glicólise são: 
a) Conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato O piruvato é convertido a oxalacetato antes da conversão a fosfoenolpiruvato. A conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato compreende o transporte de piruvato para a mitocôndria, sua carboxilação a oxaloacetato, o transporte de oxaloacetato para o citossol e a transformação deste composto em fosfoenolpiruvato. As enzimas envolvidas são (1) a piruvato-carboxilase e (2) a fosfoenolpiruvato-carboxiquinase. Para ser utilizado como substrato da piruvato carboxilase, uma enzima mitocondrial, o piruvato produzido no citosol entra na mitocôndria por ação da piruvato translocase. Essa enzima contém biotina (vitamina B7) como grupo prostético. Para promover a carboxilação do piruvato e produzir oxalacetato, a biotina combina-se com CO2 à custa de ATP. O oxalacetato passa para o citossol através da lançadeira do malato-aspartato e, por ação da fosfoenolpiruvato carboxiquinase, é convertido a fosfoenolpiruvato, através de descarboxilação e fosforilação à custa de GTP. O fosfoenolpiruvato então é transformado em frutose 1,6-bisfosfato pelas enzimas que também compõem a glicólise, que como catalisam reações reversíveis, podem operar a via no sentido inverso.
 Piruvato + CO2 + H2 O + ATP -> Oxalacetato + ADP + Pi + 2 H+ 
Oxalacetato + GTP -> Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP
b) Conversão de frutose 1,6-bisfosfato a frutose 6-fosfato. Essa reação substitui a reação irreversível catalisada pela enzima fosfofrutoquinase. É uma reação de hidrólise do grupo fosfato do carbono 1, catalisada pela frutose 1,6-bisfosfatase. 
Frutose 1,6-bisfosfato + H2O -> Frutose 6-fosfato + Pi 
A fosfoglicoisomerase pode levar à isomerização da frutose 6-fosfato a glicose 6-fosfato. 
c) Conversão de glicose 6-fosfato à glicose A irreversibilidade da reação catalisada pela glicoquinase, pode ser contornada substituindo-se esta reação por uma reação de hidrólise do grupo fosfato ligado ao carbono 6, catalisada pela glicose 6-fosfatase. É, portanto, uma reação semelhante à anterior. 
Glicose 6-fosfato + H2O -> Glicose + Pi 
O produto da reação, a glicose, ao contrário da glicose fosforilada, pode atravessar livremente a membrana plasmática. A glicose 6-fosfatase ocorre exclusivamente no fígado e rins, e é graças a ela, que estes órgãos, especialmente o fígado, podem exportar glicose para corrigir a glicemia. O glicerol para ser usado como composto gliconeogênico é fosforilado a glicerol 3-fosfato, que é oxidado a diidroxiacetona fosfato. Esse é um composto da via glicolítica e pode, portanto prosseguir em direção à glicose pelas reações da glicólise e as substitutivas (frutose 1,6-bisfosfatase e glicose 6-fosfatase). Ao final do processo, pode-se afirmar que para cada molécula de glicose formada a partir de duas moléculas de piruvato são necessários 6 ATP, utilizados nas reações catalisadas por piruvato carboxilase, fosfenolpiruvato carboxiquinase e fosfoglicerato quinase. Partindo do piruvato, a equação geral da gliconeogênese é: 
2 Piruvato + 6ATP + 6H2 O + 2NADH -> Glicose + 6ADP + 6Pi +2NAD+ + 2H+
Caso o composto inicial seja o lactato, a equação será:
 2 Lactato + 6ATP +6H2O -> Glicose + 6ADP +6Pi + 4H+ 
Partindo do glicerol, a síntese de uma molécula de glicose consome somente 2 ATP na reação catalisada pela glicerol quinase.