La gluconeogénesis es por definición el proceso de biosíntesis de glucosa y glucógeno a partir de fuentes no glucídicas, cuando el aporte externo es insuficiente; ya que hay tejidos que poseen un requerimiento basal de glucosa, el sistema nervioso y los eritrocitos sólo utilizan glucosa, y, en condiciones anaeróbicas, la glucosa es la única que provee energía a un músculo esquelético.
Corresponde a una vía anabólica, forma moléculas complejas a partir de moléculas más simples. Las moléculas más simples (o sustratos iniciales) hacen referencia al lactato, al glicerol, al propionato y al oxaloacetato; y las moléculas complejas (o productos finales) a la glucosa y el glucógeno (el destino final es determinado por las necesidades de la célula). Es un proceso endergónico que requiere aporte de energía .Esta vía es reductora, es decir, capta hidrógenos de las coenzimas reducidas (NADH+H) de las enzimas; las NADH+H a su vez actúan como factor limitante.
El hígado y riñón, en los humanos, son los principales órganos gluconeogénicos. En cuanto a la ubicación celular, esta dependerá del sustrato inicial: en la mitocondria el piruvato se convierte en oxalacetato que a su vez se reduce a malato; éste (el malato) que sí atraviesa la membrana interna, pasa al citoplasma donde es oxidado a oxalacetato que se transforma en fosfoenolpiruvato y continúa con los procesos hasta obtener el producto final. En cambio si se origina del Glicerol, el proceso completo ocurre en el citosol.
Como ya nombramos con anterioridad es endergónica, requiere energía, también característica que poseen todas las vías anabólicas. Su balance energético es el siguiente (siempre dependiendo del sustrato inicial):
- Lactato
Piruvato carboxilasa -2 ATP
Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa -2 GTP
Fosfogliceratoquinasa -2 ATP
-6 ATP - Oxaloacetato
Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa -2 GTP
Fosfogliceratoquinasa -2 ATP
-4 ATP - Glicerol
Glicerolquinasa -2 ATP
Su ecuación global o general, que también depende del sustrato, responde a:
- Piruvato como sustrato: 2 Piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH+H + 2 H + 3 H2O → Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
El Piruvato de esta reacción viene del un Propionato.
- Lactato como sustrato: 2 lactato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH+H + 2 H + 3 H2O → Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
- Aminoácido del Ciclo de Krebs como sustrato: 2 Oxaloacetato + 2 GTP + 2 NADH+H + 2 H + 3 H2O → Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
- Glicerol como sustrato: 2 Glicerol + 2 NADH+H + 2 H + 3 H2O → Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
La regulación esta vía es alostérica, y las enzimas dependerán del sustrato inicial:
- Fosfoenolpiruvato carboxilasa +GTP -GDP
- Fosfoglicerato Quinasa +ATP -ADP
- Fructosa-1,6-bisP fosfatasa - Fructosa -6-P
