Glicólise e gliconeogênese: vias opostas e seu controle recíproco
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A gliconeogênese reaproveita boa parte das enzimas da glicólise, mas contorna as três reações irreversíveis com enzimas próprias.
Scope and method of this summary
A gliconeogênese reaproveita boa parte das enzimas da glicólise, mas contorna as três reações irreversíveis com enzimas próprias. Esta unidade segue a rota do piruvato à glicose e mostra como o fígado liga uma via e desliga a outra: a frutose-2,6-bisfosfato sobre a PFK-1 e a FBPase-1, a fosforilação da piruvato quinase e da enzima bifuncional pelo glucagon, a transcrição reprimida pela insulina. Fecha com o que acontece quando um passo da via falha: hipoglicemia de jejum e acidose lática.
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Essential
- A glicólise tem três reações cinase irreversíveis (glicoquinase, PFK-1 e piruvato quinase); por isso a gliconeogênese não pode simplesmente percorrê-la ao contrário.
- Lactato e alanina viram piruvato, que entra na mitocôndria e é carboxilado a oxaloacetato pela piruvato carboxilase, dependente de ATP.
- O oxaloacetato não atravessa bem a membrana interna: sai como malato ou aspartato, volta a oxaloacetato no citosol e é convertido em fosfoenolpiruvato pela PEPCK.
- Por reações glicolíticas reversíveis chega-se à frutose-1,6-bisfosfato, que a frutose-1,6-bisfosfatase (FBPase-1) converte em frutose-6-fosfato: é um ponto de controle importante do fluxo.
- No retículo endoplasmático, a glicose-6-fosfatase libera glicose livre, que pode sair para a circulação.
- No jejum, a razão insulina/glucagon cai e o glucagon passa a coordenar o fígado.
- O glucagon eleva o cAMP, e a PKA fosforila a enzima bifuncional PFK-2/FBPase-2 hepática; fosforilada, ela age como fosfatase e diminui a frutose-2,6-bisfosfato (F-2,6-BP).
- Com menos F-2,6-BP, a FBPase-1 é liberada da inibição e a PFK-1 perde um ativador: o fluxo da frutose-6-fosfato vira para a gliconeogênese.
- O glucagon também inativa a piruvato quinase hepática por fosforilação, desviando carbono da glicólise para a gliconeogênese.
- Pela via cAMP–CREB, o glucagon aumenta a transcrição de enzimas da gliconeogênese, como a PEPCK.
- O glucagon estimula a oxidação hepática de ácidos graxos; o acetil-CoA mitocondrial formado ativa alostericamente a piruvato carboxilase.
- Cada alça aponta para o mesmo lado: o fígado deixa de consumir glicose e passa a produzi-la.
- Depois de uma refeição, a insulina sobe e o receptor de insulina é ativado no hepatócito.
- O receptor aciona a via PI3K–proteína cinase B (Akt), central na repressão da gliconeogênese hepática.
- A Akt fosforila o fator de transcrição FOXO1, que é excluído do núcleo.
- Sem FOXO1 no núcleo, cai a transcrição de genes gliconeogênicos, entre eles PEPCK1 e a subunidade catalítica da glicose-6-fosfatase.
- A produção hepática de glicose diminui: a insulina é o contrapeso do glucagon.
PFK-1 (ativada) e FBPase-1 (inibida); o nível do metabólito é ajustado pela enzima bifuncional PFK-2/FBPase-2, cujo domínio cinase sintetiza e cujo domínio fosfatase degrada a F-2,6-BP.
Citosol do hepatócito (a glicólise é uma via citosólica).
In the clinic
O AMP e a frutose-2,6-bisfosfato ativam a PFK-1 e inibem a FBPase-1, de modo que cada um desses sinais liga uma via e desliga a outra.
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Going deeper
A gliconeogênese também faz uma faxina: remove da circulação os substratos de três carbonos, sobretudo lactato e glicerol, e os reincorpora à glicose. No ciclo de Cori, o lactato é reciclado em glicose, com custo energético substancial para o organismo.
O controle pelo glucagon é específico do fígado: as isoenzimas hepática, muscular e fetal da PFK-2/FBPase-2 vêm do mesmo gene e são reguladas de modo diferente, e o glucagon induz síntese de glicose no fígado e não em outros tecidos.
Quando um passo exclusivo da gliconeogênese falha, a glicose deixa de ser fabricada: a deficiência de FBPase-1 (variantes em FBP1, autossômica recessiva) apresenta-se classicamente com hipoglicemia e acidose lática, e pode haver hepatomegalia, febre, desconforto respiratório e convulsões. A deficiência de PEPCK citosólica (PCK1), ultrarrara, cursa com hipoglicemia de jejum e acidose lática.
A reserva de glicogênio é o tampão: nos neonatos e crianças pequenas a gliconeogênese é recrutada mais cedo porque as reservas de glicogênio são limitadas frente à demanda, nos adultos os episódios agudos são menos frequentes, em parte porque estoques maiores de glicogênio dão mais capacidade de tamponamento.
Test yourself before moving on
A gliconeogênese leva o piruvato de volta à glicose. Ela é simplesmente a glicólise percorrida ao contrário? Justifique.
The answer stays in Assessment, with no spoiler here.
Answer in AssessmentSources (3)
- Bobok N. Regulation and clinical manifestations of gluconeogenesis dysfunction. npj Metab Health Dis. 2026;4(1):28.
Thus, although gluconeogenesis reuses much of the glycolytic enzymatic framework, it circumvents the three irreversible glycolytic reactions through four defining enzymes: pyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate carboxykinase, fructose-1,6-bisphosphatase, and glucose-6-phosphatase
- Zhang X, Yang S, Chen J, Su Z. Unraveling the Regulation of Hepatic Gluconeogenesis. Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:802.
Although gluconeogenesis is theoretically the reversal of glycolysis, there are three key irreversible glycolysis kinase reactions catalyzed by glucokinase (GK), phosphofructokinase-1 (PFK-1), and pyruvate kinase (PK)
- Bartrons R, Simon-Molas H, Rodríguez-García A, Castaño E, Navarro-Sabaté À, Manzano A, Martinez-Outschoorn UE. Fructose 2,6-Bisphosphate in Cancer Cell Metabolism. Front Oncol. 2018;8:331.
the S32 residue, that can be phosphorylated by the cAMP-dependent protein kinase (PKA) in response to glucagon and dephosphorylated by protein phosphatase 2A (PP2A)
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