Gluconeogénesis paso a paso

Hola, ¿qué tal? Soy el doctor San Agustín y en este vídeo voy a hablar sobre la gluconeogénesis. ¿Y qué es la gluconeogénesis? Pues como su palabra indica, es la formación o creación, la génesis de glucosa nueva. Y esta síntesis de glucosa se produce a partir de precursores neoglucídicos, es decir, no se produce a partir del glucógeno. Lo que se utilizan son moléculas como el lactato, el pirubato o el oxalacetato o moléculas que se pueden transformar en uno de estos intermediarios. Esto incluye todas las moléculas que intervienen en el ciclo de creps. Estas moléculas son aminoácidos que se llaman aminoácidos glucogénicos porque generan glucosa. De los 20 aminoácidos comunes, solo la leucina y la lisina son incapaces de proporcionar el carbono necesario para la síntesis de glucosa. El resto son glucogénicos. Y en cuanto a las grasas, los mamíferos no convierten los ácidos grasos en glucosa, pero cuando hay degradación de las grasas se produce glicerol y se puede utilizar una pequeña cantidad de glicerol para la gluconeogénesis. ¿Y por qué es importante esto? Pues porque ya sabemos que la glucosa es una molécula muy importante para generar energía en el organismo y que este pueda funcionar. Y en el caso de los mamíferos, algunos tejidos dependen totalmente de la glucosa para su producción de energía, como por ejemplo el cerebro, los eritrocitos, testículos, médula renal y también tejidos embrionarios. Es su, en estos casos, es su principal fuente, fuente de energía. Normalmente esta glucosa está almacenada en forma de glucógeno en músculo e hígado, pero a veces no es suficiente este glucógeno porque se agota en situaciones de ejercicio intenso o en situaciones de ayuno prolongadas o en entre comidas. Entonces, el organismo tiene que ser capaz de sintetizar glucosa a partir de otros precursores que no son glucídicos y a esto le llamamos gluconeogénesis. Este proceso es muy importante y, de hecho, tiene lugar en todos los seres vivos, en animales, plantas, microorganismos, en hongos y las reacciones son más o menos las las mismas en todas las especies, en todos los tejidos. Aquí, sin embargo, nos centraremos en los animales porque porque este canal está más enfocado al al ser humano. El proceso de gluconeogénesis en los mamíferos normalmente se produce principalmente en el hígado y lo que hace es generar crear esa glucosa que se irá transferiendo a través de la sangre a los tejidos en las situaciones que hemos comentado en las que el glucógeno se ha agotado y no y no tenemos glucosa, la glucosa que ingerimos por la dieta. Entonces, ¿cuál es la ruta bioquímica de la gluconeogénesis? Si recordamos la glucólisis, empezábamos con la glucosa y acabábamos en dos pirubatos. Aquí la ruta es la inversa. Empezaremos con dos pirubatos y acabaremos en una glucosa. En nuestra ingenuidad podríamos pensar que simplemente es un proceso, una ruta inversa, pero no es así, no es tan fácil. De las 10 reacciones de la glucólisis, siete son reversibles y los enzimas que intervienen y catalizan esos pasos también son los que intervienen en la gluconeogénesis. O sea, en ese sentido tenemos suerte a la hora de aprenderlo. Pero hay tres reacciones o tres pasos de la glucólisis que son tan exergónicos que son prácticamente irreversibles. Son los pasos catalizados por la exoquinasa, que es el paso de glucosa a glucosa seis fosfato, el catalizado por la fosfoctoquinasa 1, que es el paso de fructosa 6 fosfato a fructosa 16 bifosfato. y el paso catalizado por la pirubatoquinasa, que es el paso de la fófoenol pirubato al pirubato. Estos tres pasos son en la práctica irreversibles y son diferentes en la gluconeogénesis. Aquí lo que haré es describir el proceso bioquímico paso a paso, uno a uno, incluyendo las incluyendo los pasos irreversibles y los reversibles que coinciden con la glucólisis. La primera reacción es el la conversión del pirubato en fósfo enol pirubato. Aquí no tiene lugar una simple inversión de la reacción de la pirubatoquinasa, que en la glucólisis eh convertía el fosfoanol pirubato en pirubato, sino que esta es una reacción diferente que la gluconeogénesis tiene lugar en dos pasos. Hay una fosforilación del pirubato que precisa enzimas que están tanto en el citosol como en la mitocondria. La primera reacción es el paso de pirubato oxalacetato, que consume dos ATPs y es catalizada por una enzima que se llama pirubato carboxilasa. Después el oxalacetato se transformará en fósfo enolpirato y esto consumirá dos GTP y es una reacción catalizada por la fosfoenolpirato carboxinasa o pep carboxikinasa. Ahora veamos con un poquito más de precisión esta primera reacción. ¿Qué es lo que ocurre? que el pirubato tiene tres carbonos, pasa desde el citosol a la mitocondria. Entonces, este pirubato dentro de la mitocondria sufrirá la acción del enzima pirubato cararboxilasa, que es una enzima mitocondrial y se convertirá en oxalacetato, que tiene cuatro carbonos. Para esta reacción de carboxilación de la del piruvato, la enzima pirubato carboxilasa precisa de un coenzima que es la biotina y que la utilizará como transportador de bicarbonato activado, que a su vez este bicarbonato activado se forma por la ionización del ácido carbónico producido a partir del CO2 y el H2O. Entonces, el piruato dentro de la mitocondria se transformará en oxalacetato y para ello intervendrá el enzima piruvat carboxigilasa, la piotina, bicarbonato y ATP. A continuación, el oxalacetato se tendrá que transformar en fosfoenolpirubato, pero pero hay un problema y es que la membrana mitocondrial no tiene transportador para el oxalacetato. Entonces, ¿cuál es la solución? ¿Cómo pasa el oxalacetato al citosol para que se dé la siguiente reacción y consigamos el foseno pirubato? Pues lo que ocurre es que el oxalacetato tendrá que ser reducido a malato por acción del amalato deshidrógenas mitocondrial y un NADH. A continuación, gracias a un transportador específico que tiene la membrana mitocondrial interna, el malato podrá salir de la mitocondria hacia el citosol y ahí el malato se reoxidará de nuevo a oxalacetato con producción de NADH en el citosol. A partir de aquí viene esa segunda fase, ese segundo paso, esa segunda reacción en el que el oxalacetato ya se podrá transformar entonces convertir en fósfoenolpiruato como por la acción de la fosfoenol pirubato carboxikinasa, también escrita pep carboxikinasa. Esta reacción dependerá del i magnesio y también precisa GTP, que es el que da el grupo fosforilo. Esta reacción es una reacción reversible a nivel intracelular a diferencia de la reacción de conversión de piruato axalacetato. Entonces, aquí lo que es interesante observar es que cuando un pirubato pasa a fósfono, el pirubato, en estas reacciones que hemos descrito, se gastan dos moléculas de alta energía, o sea, una de ATP y otra de GTP. Otra cuestión interesante observar es que la molécula de CO2 que se incorpora al pirubato en la reacción primera en la que interviene la pirobato cararboxilasa, es la misma molécula que se pierde en la reacción en la que intervenía la fósfonpiruato carboxinasa en el paso de oxalacetato a fosfanolpirubato. Si miras las moléculas, verás que el pirubato tiene tres carbonos, el acetato tiene cuatro y el fófonol pirubato tiene tres. Si seguimos con el proceso de la gluconiogénesis, los siguientes pasos coinciden con la glucólisis en el sentido que son inversos. O sea, tenemos el paso del fósfo pirubato al dos fosfoglicerato, que está catalizado por la enolasa. Tenemos el paso del dos fosfoglicerato a tres fosfoglicerato que está catalizado por la fosfogliceratomutasa. Después el paso del tres fosfoglicerato a 13 bifosfoglicerato, que está capalizado por la fosfoglicerato quinasa y consume ATP, un ATP. Después tenemos el paso del 13 bifosfoglicerato al gliceraldeido 3 fosfato, que está catalizado por la gliceraldeido 3 fosfato de hidrogenasa y consume NADH. Y después ya tenemos la fase del gliceraldo 3 fosfato, la de hidroxia cetona fosfato, en la cual se fusionan las los dos las vías de los dos pirubatos. Eh, pensamos eh tenemos que recordar que que son dos pirubatos los que darán lugar a una glucosa y aquí a este nivel se fusionan de forma que el que gliceral de fosfato dará lugar la hidroxia cetona fosfato por acción de la triosa fosfato isomerasa y luego e y en la otra vía el glicerid 3 fosfato se unirá a la deidoroxiaacetona fosfato por acción del enzima aldolasa y formará la fructosa 16 bifosfato. A continuación tenemos la conversión de la fructosa 16 bfosfato en fructosa 6 fosfato. En este caso, la reacción correspondiente de la glicolsis no se puede dar a la inversa porque la fosfolilación de fructosa 6 fosfato a fructosa 16 bifosfato catalizada por la fosfofructoquinasa 1 no se puede dar a la inversa porque es muy hexargónica e irreversible. Y entonces en el caso de la gluconeogénesis, que es lo que estamos hablando ahora, esta generación de fructosa 6 fosfato, a partir de la fructosa 16 bifosfato, se produce por una enzima diferente, que es la fructosa 16 bisfosfatasa 1. en una reacción que depende de el magnesio, interviene la molécula de agua y se libera un fosfato inorgánico. El siguiente paso es el inverso que el de la glucólisis, o sea, aquí se pasa de fructosa seis fosfato a glucosa 6 fosfato por acción de la fosfoxosa isomerasa, que es la misma enzima que interviene en el en la reacción inversa a nivel de glucólisis. Y nos queda la última reacción, que es la conversión de la glucosa fosfato en glucosa libre y que sería la reacción final de la gluconeogénesis. Esta es la tercera reacción que no es inversa a la correspondiente la glucólisis. En la glucólisis, el paso de glucosa, glucosa 6 fosfato, era catalizado por la exoquinasa, pero en este caso el paso de glucosa seis fosfato a glucosa es catalizado por la glucosa 6. Fosfatasa es una enzima que se activa por el ion magnesium. Esta enzima está situada en la cara de la luz que da la luz del retículo endoplásmico de patocitos, células renales y epiteliales del intestino delgado, pero no está en otros tejidos, por lo que no pueden proporcionar glucosa a la sangre. Esta glucosa final producida por la gluconeogénesis en hígado o riñón o la que se ingiere en la dieta, pues llega a los tejidos, incluido el cerebro, el músculo a través de la circulación general. Como conclusión, la gluconiogénesis hemos dicho que es un proceso de generación, de creación o formación de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Estos percursores pueden ser el pirubato, el oxalacetato, el lactato. También eh hemos hablado del glicerol y también de todos los aminoácidos glucogénicos. También hay que tener en cuenta que siete pasos de la gluconeogénesis están catalizados por enzimas idénticos a la glucólisis porque son reacciones reversibles y lo que se produce es una reacción opuesta. Después hemos de tener en cuenta que hay tres pasos que son irreversibles de la ruta de la glucólisis y que estos son bordeados o rodeados a nivel de gluconeogénesis por reacciones catalizadas por otros enzimas. Eh, tenemos la conversión de pirubato en fosforenolpirato a través del rodeo que damos formando oxalacetato y aquí interviene la pirubato carboxilasa y la fosfonol pirubato cararboxinasa. Después tenemos la conversión de fructosa 16 bifosfato en fructosa 6 fosfato por acción de la enzima fructosa 16 bifosfatasa. Y por último tenemos la desforosforilación de la glucosa 6 fosfato a glucosa libre por acción de la glucosa 6 fosfatasa. Por último, desde un punto de vista energético, esta formación de una molécula de glucosa, recordemos, a partir de 2 pirubatos. es un proceso caro a nivel energético y que esta sería la fórmula de forma que por cada molécula de glucosa a partir de dos pirubatos se requerirán o seis grupos fato de alta energía. son cuatro ATPs y 2 GTP, además dos moléculas de NADH para la reducción que habíamos hecho de dos moléculas de 13 bifosfo glicerato. Y gran parte de este elevado coste energético es necesario para asegurar que esta gluconeogénesis sea irreversible. Y eso es todo. Si te ha gustado, recuerda darle a me gusta, compartir en redes sociales y suscribirte si no lo has hecho ya. Muchas gracias.