Gluconeogenesi: definizione e tappe

La gluconeogenesi è la formazione di glucosio a partire da precursori non glucidici (lattato, glicerolo, piruvato, amminoacidi).

Questa via metabolica segue a ritroso sette delle dieci tappe della glicolisi; le altre tre sono catalizzate da enzimi diversi

Che cos’è la gluconeogenesi e a che cosa serve?

La gluconeogenesi (“nuova formazione di zucchero”) è una via metabolica che produce glucosio a partire da molecole diverse dai glucidi. 

I precursori sono:

• lattato;
• glicerolo;
• tutti gli amminoacidi tranne leucina e lisina;
• etanolo;
• acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio.

Questi composti, prima di entrare nella gluconeogenesi, vengono convertiti in:

• piruvato;
• ossalacetato o altri intermedi del ciclo di Krebs;
• diidrossiacetone fosfato.

Il ruolo insostituibile del glucosio nel metabolismo risale agli esordi dell’evoluzione, e ancora oggi questo zucchero rimane il carburante e il materiale da costruzione universale negli organismi attuali.

Nei mammiferi, alcuni tessuti dipendono quasi completamente dal glucosio per l’approvvigionamento di energia metabolica: il solo cervello, ad esempio, consuma circa 120 g di glucosio al giorno.

Non sempre la quantità di glucosio fornito dalle riserve endogene è sufficiente al fabbisogno dell’organismo: tra i pasti e durante gli esercizi fisici più lunghi, o più impegnativi, il glicogeno viene consumato.

In queste occasioni per gli organismi è necessario un modo per sintetizzare il glucosio anche quando questo non è disponibile.

Tappe gluconeogenesi

Sette delle dieci reazioni enzimatiche della gluconeogenesi sono reazioni della glicolisi che avvengono nella direzione opposta. Le altre tre sono reazioni irreversibili per cui non sono utilizzabili dalla gluconeogenesi e sono catalizzate dagli enzimi:

• piruvato chinasi;
• fosfofruttochiansi-1;
• esochinasi.

Nella gluconeogenesi, queste tre tappe sono superate tramite i seguenti enzimi:

• piruvato carbossichinasi, trasforma il piruvato in ossalacetato e quest’ultimo in fosfoenopiruvato;
• fruttosio 1,6-bisfosfatasi-1, trasforma il fruttosio 1,6-bisfosfato in fruttosio 6-fosfato;
• glucosio 6-fosfatasi, trasforma il glucosio 6-fosfato in glucosio.

Il glucosio così prodotto, attraverso il trasportatore GLUT2, può essere rilasciato nel circolo sanguigno per andare a svolgere le funzioni per cui è stato sintetizzato, ad esempio regolare la glicemia.

Quando e dove avviene la gluconeogenesi?

Negli animali superiori la gluconeogenesi avviene nei mitocondri (fasi iniziali) e nel citosol, prevalentemente nel fegato e in piccola parte nella corteccia renale e nelle cellule epiteliali che circondano il lume dell’intestino tenue.

La gluconeogenesi si verifica prevalentemente in situazioni di relativa mancanza di glucosio, ad esempio:

• durante il digiuno, soprattutto se prolungato;
• in condizioni di ipoglicemia;
• durante un esercizio fisico prolungato.

Questa via metabolica è attivata da glucagone, cortisolo, ATP, acetil-CoA, citrato, NADH. Inoltre, gli enzimi della gluconeogenesi possono essere indotti o repressi tramite l’uso di diete ricche o povere di carboidrati assunti per un certo periodo (regolazione tramite espressione genica).

Bibliografia

Le basi molecolari della nutrizione – Arienti

Biochimica della nutrizione – Leuzzi, Bellocco, Barreca

Alimentazione, Nutrizione e Salute – Debellis, Poli

I principi di Biochimica di Lehningher – Nelson, Cox

Fondamenti di Biochimica – Voet, Voet

Project Diet 1 – Daniele Esposito

Note sull’autore: Andrea Barone

Laureato magistrale in “Scienze dell’Alimentazione e Nutrizione Umana” (prossimo all’esame di stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di biologo nutrizionista) e triennale in “Scienza della Nutrizione”. Attualmente è studente in Scienze Motorie.

Invictus Trainer che esercita da circa 4 anni l’attività di personal trainer, con l’obiettivo di migliorare la composizione corporea dei suoi clienti e correggere le loro abitudini alimentari. Aspira a crescere professionalmente nel settore sportivo agonistico in qualità di preparatore atletico e/o personal trainer curando parallelamente l’aspetto nutrizionale degli atleti.