Gluconeogenesi
La gluconeogenesi o neoglucogenesi è un processo metabolico mediante il quale, in caso di necessità dovuta ad una carenza di glucosio nel flusso ematico, un composto non glucidico viene convertito in glucosio, seguendo sostanzialmente le tappe inverse delle glicolisi, eccezione per quelle ove la differenza di energia libera è negativa (1-3-10). Permette di produrre glucosio a partire da precursori non saccaridici, quali piruvato, lattato, glicerolo e amminoacidi. Si basa su 3 deviazioni, corrispondenti alle 3 reazioni irreversibili della glicolisi. Nella prima deviazione si registra formazione di fosfoenolpiruvato a partire da piruvato, passando attraverso reazioni intermedie. Dal piruvato si ottiene ossalacetato grazie all'enzima piruvato carbossilasi. L'ossalacetato così prodotto viene ridotto a malato grazie all'enzima malato deidrogenasi. Nella reazione successiva il malato viene riossidato ad ossalacetato e infine quest'ultimo viene convertito in fosfoenolpiruvato dalla fosfoenolpiruvato carbossichinasi. La seconda deviazione permette di ricavare fruttosio - 6 - fosfato a partire dal reagente fruttosio - 1,6 - bisfosfato. L'enzima catalizzante questa reazione è la fruttosio - 1,6 - bisfosfatasi. Infine la terza deviazione, che consente di ottenere la molecola di glucosio a partire dal glucosio - 6 - fosfato è catalizzata dalla glucosio - 6 - fosfatasi. La gluconeogenesi è energicamente dispendiosa; la cellula infatti usa 6 legami altamente energetici forniti da ATP per formare una molecola di glucosio a partire da lattato o piruvato. Proprio per questo, tale processo attivo durante il digiuno è svolto unicamente dal fegato, il quale ha gli enzimi necessari e l'energia fornita dalla demolizione di Acetil-CoA (proveniente dalla beta ossidazione) nel ciclo di Krebs.
Le fasi della Gluconogenesi quindi sono 10, e procedono in senso inverso alla glicolisi, secondo il seguente schema:
Reazione 1 (reazione irreversibile della glicolisi nella quale il fosfoenol piruvato è convertito in piruvato dalla piruvato carbossichinasi): Il piruvato viene convertito in ossalacetato, aggiungendo CO2, dall'enzima piruvato carbossilasi, che richiede ATP e ione bicarbonato come substrati e la biotina come coenzima (l'enzima è un tetramero e ad ogni subunità è legata covalentemente una biotina ad un residuo di lisina). La piruvato carbossilasi inoltre richiede Acetil-CoA come attivato allosterico. Questa reazione avviene nel mitocondrio
Reazione 2: l'ossalacetato è convertito in fosfoenolpiruvato (PEP) ad opera dell'enzima PEP carbossichinasi che è dipendente da GTP
Reazione 3: il PEP grazie all'enolasi viene convertito in 2-fosfoglicerato.
Reazione 4: il 2-fosfoglicerato grazie all'enzima fosfoglicerato mutasi diventa 3-fosfoglicerato
Reazione 5: il 3-fosfoglicerato tramite l'enzima fosfoglicerato chinasi viene trasformato in 1-3 bisfosfoglicerato.
Reazione 6: l' 1-3 bisfosfoglicerato subisce l'azione dell'enzima gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi e diviene gliceraldeide 3 fosfato
Reazione 7: la gliceraldeide 3 fosfato grazie all'enzima trioso fosfato isomerasi è resa diidrossiacetone fosfato
Reazione 8: il diidrossiacetone fosfato diventa fruttosio 1-6 bisfosfato grazie alla fruttosio 1-6 bisfosfato aldolasi.
Reazione 9: (nella glicolisi l'enzima fosfuttochinasi 1 agisce trasformando il fruttosio 6 fosfato in fruttosio 1-6 bisfosfato) il fruttosio 1-6 bisfosfato viene convertito a fruttosio 6 fostato dall'enzima fruttosio 1-6 bisfosfatasi enzima controllato allostericamente dal citrato. Il fruttosio 6 fosfato grazie alla fosfo-glucoisomerasi diventa glucosio 6 fosfato.
Reazione 10: (nella glicolisi il glucosio viene convertito in glucosio 6 fosfato dalla esochinasi/glucochinasi) Il glucosio 6 fosfato diventa glucosio tramite l'azione della glucosio 6 fosfatasi con formazione di fosfoistidina come intermedio.
La reazione complessiva della gluconeogenesi è la seguente:
2PIRUVATO + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 6H2O → glucosio + 2ADP + 2Pi + 2NAD+
Il ΔG° in condizioni fisiologiche è pari a -15 kJ/mol.
Indice |
[modifica] Processazione del glucosio
[modifica] Regolazione
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Per approfondire, vedi le voci Glucagone e Insulina. |
Solitamente, la carenza di glucosio avviene durante il digiuno e quindi un costante apporto di zuccheri è necessario affinché il cervello possa svolgere le proprie attività metaboliche. La gluconeogenesi avviene nel momento in cui il Glucagone, ormone secreto dalle cellule α del pancreas, colpisce dei recettori bersaglio presenti sugli epatociti ed altri presenti sugli adipociti. Nelle prime cellule avviene la gluconeogenesi mentre nelle seconde, viene stimolata la lipoproteina lipasi a scindere i trigliceridi in glicerolo e molecole di acidi grassi; questi ultimi verranno convertiti in acetil-CoA e inviati nei processi catabolici per la produzione di energia sotto forma di ATP.
[modifica] Voci correlate
- Glicolisi
- Amminoacidi glucogenetici
- Amminoacidi chetogenici
- Glicerolo
- Piruvato
- Lattato
- Chetogenesi
- Corpi chetonici
- Tessuti glucosio-dipendenti
- Glucagone
- Cortisolo
- Catecolamine
- Adrenalina
- Noradrenalina
