Gluconeogenesi: un processo con cui l’organismo produce glucosio ed energia

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Gluconeogenesi

La gluconeogenesi è un processo chimico che permette al nostro organismo di trasformare alcune molecole in glucosio, fonte di energia spendibile dagli  organi del corpo umano, primo fra tutti il cervello.

L’importanza del glucosio.

Il cervello è l’organo più importante del corpo umano e ha necessità di zuccheri. I neuroni lavorano infatti traendo la loro energia principalmente dal glucosio. Proprio per questo motivo è sempre necessario garantire al proprio corpo un buon apporto di questo particolare zucchero. Il cervello consuma all’incirca 120 grammi di glucosio ogni giorno. Moltissimo, se consideriamo che il fabbisogno quotidiano di glucosio dell’intero organismo ammonta a 200 grammi.

100 grammi di glucosio sono già presenti nell’organismo umano, immagazzinati sottoforma di glicogeno a livello del fegato, 5-10 grammi sono presenti nei fluidi biologici, 200-300 grammi sono depositati nei muscoli sotto forma di glicogeno. Una buona riserva insomma. Per trasformare le molecole presenti nel corpo in glucosio, per garantire l’approvvigionamento continuo ai tessuti, si utilizza il processo di gluconeogenesi.

Il processo di gluconeogenesi.

Gluconeogenesi e cervello

La gluconeogenesi è il processo con cui l’organismo umano sintetizza il glucosio a partire da molecole precursori non glucidici (non saccaridici), quando c’è necessità di compensare la mancanza di glucosio a livello cerebrale o durante uno sforzo fisico. I precursori non saccaridici come sono per esempio:

  • l’acido lattico, che viene prodotto dalla glicolisi anaerobica nel muscolo sotto sforzo, da cui si ottiene piruvato;
  • gli amminoacidi, che derivano dall’alimentazione o da un processo di degradazione delle proteine strutturali e da cui si ottiene piruvato o ossalacetato.
  • il glicerolo: il risultato dell’idrolisi dei trigliceridi, da cui si ottiene diidrossiacetone fosfato.

Il processo di gluconeogenesi è un elemento fondamentale che serve per garantire un apporto adeguato di glucosio ai tessuti che sono insulino-dipendenti, come per esempio il cervello, i globuli rossi, i muscoli (durante l’attività fisica intensa). La gluconeogenesi si svolge in diversi tessuti del corpo umano e in particolare nel fegato. Essa diventa importante soprattutto durante il digiuno, quando le riserve glucidiche sono esaurite. Questo processo è sostanzialmente il processo inverso a quello della glicolisi e parte dal piruvato.

Gluconeogenesi e cervello.

In condizioni normali il cervello per funzionare utilizza solo ed esclusivamente il glucosio. Quando il corpo è a digiuno prolungato di 2-3 giorni, utilizza le proprietà genetiche dei corpi chetonici. Mentre se si tratta del digiuno fra un pasto e l’altro, quindi immediato, una volta esaurite le riserve glucidiche, usa il glucosio che si ottiene dagli amminoacidi risultato dell’idrolisi delle proteine strutturali.

Gli enzimi proteasi innescano un processo per il quale le proteine e gli amminoacidi vengono degradati e per azione di enzimi transaminasi si trasformano in alfa-chetoacidi. Questi sono utilizzati per sostituire il glucosio in alcuni processi a livello cerebrale. La gluconeogenesi è di competenza del fegato di norma, ma avviene in parte anche nei reni e nell’intestino. Grazie a questo processo si ottiene il glucosio che poi vien trasportato ai diversi tessuti e anche al cervello.

Gluconeogenesi e glicolisi: non sono l’una l’inverso dell’altra.

Gluconeogenesi e glicolisi

Nella maggior parte dei casi il processo che interessa il glucosio è quello di glicolisi piuttosto che quello di gluconeogenesi, con una percentuale del 70% dei casi. Se la gluconeogenesi però fosse esattamente l’opposto della glicolisi, così come si potrebbe erroneamente pensare, sarebbe necessario ad ogni processo fornire dell’energia. Di conseguenza nel restante 30% dei casi, in cui le tappe della glicolisi sono irreversibili, e i cui quindi per una questione energetica non è utilizzabile la glicolisi nella gluconeogenesi, è necessario sfruttare un altro tipo di reazioni, con prodotti ed enzimi differenti. Ecco quali.

  • Reazione 1: nella glicolisi il glucosio viene tramutato in viene trasformato glucosio 6-fosfato grazie all’esochinasi. Nella gloconeogenesi esso si forma invece per idrolisi del glucosio 6-fosfato attraverso una reazione che è catalizzata dalla glucosio 6-fosfatasi nel rene e nel fegato, ma non nel tessuto muscolare.
  • Reazione 2: nella glicolisi il fruttosio 6-fosfato viene trasformato in fruttosio 1,6-bisfosfato dalla fosfofruttochinasi, mentre nella gluconeogenesi il fruttosio 6-fosfato viene prodotto dal fruttosio 1,6-bifosfato mediante un processo di idrolisi dell’estere fosforico. Il catalizzatore in questo caso è il fruttosio 1,6-bifosfatasi.
  • Reazione 3: La terza reazione che si distingue dalla glicolisi è quella che a partire dal piruvato porta alla sintesi di fosfoenolpirivato, mediante la piruvato carbossilasi e la fosfoenolpiruvato carbossichinasi. Essa usa una molecola di anidride carbonica al fine di allungare la catena carboniosa. Insomma, nella glicolisi il fosfoenolpiruvato cede il suo gruppo fosforico con alta energia per ottenere del piruvato con la piruvato chinasi, mentre nella gluconeogenesi si deve ottenere il fosfoenolpiruvato dal piruvato. Che avviene attraverso la formazione di ossalacetato.

Gluconeogenesi e fabbisogno energetico.

Se una persona svolge attività fisica lontano dai pasti, quindi in una fase di digiuno immediato, il corpo necessita di attivare il metabolismo del glucosio, così da produrre energia. Se la glicemia a livello sanguigno è inferiore a 5mM allora ecco che si innesca un segnale di fabbisogno energetico di glucosio. Le cellule del pancreas rilasciano quindi un dipeptide, un piccolo ormone, chiamato glucagone. Esso attraverso il sangue raggiunge gli epatociti del fegato e inizia il processo di gluconeogenesi, bloccata dalla glicolisi fino a quel momento. Il glucosio a questo punto viene sintetizzato. Il neoformato glucosio viene messo in circolo nel sangue, veicolato in particolare dai globuli rossi al sistema nervoso e ai tessuti muscolari.