4.GLICONEOGNESE-Gliconeogênese em aves e ruminantes

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Universidade Estadual do Ceará / Faculdade de Veterinária 
Bioquímica Veterinária II 
 
Prof. Dr. Genário Sobreira Santiago 
 
GLICONEOGÊNESE: gliconeogênese em 
aves e ruminantes 
 
 
 1. GLICONEOGÊNESE EM AVES 
 A maior diferença entre as aves e os mamíferos é que a alanina e o piruvato não 
são tão importantes precursores de glicose. Por outro lado, o lactato e o glicerol têm 
maior importância quantitativa. A razão bioquímica dessa diferença se baseia na 
localização da fosfoenolpiruvato carboxiquinase que, nas aves, é exclusivamente 
mitocondrial (quadro 2), de modo que o PEP formado a partir do OAA é que sai da 
mitocôndria retornando ao citosol. Portanto, não se produzem suficientes equivalentes 
redutores NADH + H+ (malato →OAA) disponíveis no citoplasma, que podem utilizar-se 
na inversão da glicólise para converter 1,3-difosfoglicerato em gliceraldeido-3-fosfato 
(figura 1). 
 Nas aves, os agentes redutores são produzidos mediante a conversão do lactato 
em piruvato, o que explica o fato dos músculos das aves terem uma concentração muito 
maior de lactato, do que músculos de mamíferos. 
 A alanina não é um precursor importante da glicose em aves, porque resultaria 
na formação de piruvato sem a produção de agentes redutores necessários para 
completa gliconeogênese. A razão biológica para a não conversão de alanina em glicose 
é possivelmente porque as aves não produzem uréia, sendo o ácido úrico a principal 
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forma de excreção nitrogenada. A conversão de alanina em glicose, em mamíferos está 
estreitamente relacionada à produção de uréia. 
 Outra forma de eliminar o problema da falta de agentes redutores nas aves é 
mediante a formação de glicose a partir do glicerol, através da diidroxiacetona fosfato e 
gliceraldeído-3-fosfato, produtos intermediários da glicólise. Os outros dois desvios da 
gliconeogênese são mostrados na figura 1. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 
 Relação entre as vias para gliconeogênese e os precursores da 
glicose. Identificação das enzimas (a) piruvato carboxilase; (b) 
malato desidrogenase; (c) PEP-carboxiquinase; (d) frutose-1,6-
difosfatase; (e) glicose-6-fosfatase (fonte: NUSSIO et al., 2006) 
 
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 Em suma, as aves são capazes de consumir dietas em que toda a energia 
provenha de lipídeos e proteínas e produzir glicose por gliconeogênese. Mas isto não é 
interessante do ponto de vista econômico, porque reduz a disponibilidade de 
aminoácidos para síntese protéica e, portanto, compromete o desempenho produtivo 
do animal. 
 
2. GLICONEOGÊNESE EM RUMINANTES 
 Em geral a fermentação microbiana de carboidratos no rúmen determina que 
seja muito escassa a glicose absorvida diretamente ao conduto gastrointestinal. Pode 
haver uma exceção a esta regra quando os animais consomem grandes quantidades de 
amido que é degradado lentamente. Em consequência, a glicose necessária em nível 
tissular é aportada principalmente via gliconeogênese, a partir de propionato, 
aminoácidos, glicerol e lactato. Apesar das etapas metabólicas extras que são 
necessárias para proporcionar glicose aos tecidos, os ruminantes têm as mesmas 
necessidades de glicose para seu metabolismo basal, que outras espécies, mesmo que 
sua glicemia (40 a 60 mg/dL) seja quase metade daquela dos animais não ruminantes, 
como mostra o quadro 1. 
 Existem cinco tecidos, pelo menos, que precisam de glicose: nervoso, 
muscular, adiposo, glândula mamária e feto. O sistema nervoso central dos 
ruminantes difere daquele dos não ruminantes porque pode tolerar longos períodos de 
hipoglicemia, tão baixa quanto como 18 mg % durante 6 h sem efeitos prejudiciais. Os 
pesos do encéfalo e da medula espinhal tendem a ser menor, como % do peso corporal, 
em ruminantes que em outros animais. Por exemplo, o peso do encéfalo e da medula 
espinhal das ovelhas é de 130 g aproximadamente, enquanto no homem é de 1.400 g. 
Assim, em termos de necessidade de glicose do animal inteiro, o sistema nervoso das 
ovelhas precisa de 15 a 20 % do aporte total de glicose, enquanto no homem esta cifra 
seria de 70 a 80 %. 
 O músculo necessita glicose principalmente para produzir glicogênio, ainda que 
oxide diretamente uma pequena quantidade de glicose. O tecido muscular do 
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ruminante contém muito menos glicogênio (quadro 1) que outras espécies, refletindo a 
menor quantidade de glicose disponível a nível tissular. 
 A glicose é necessária também para o metabolismo da gordura, já que 
proporciona NADPH (via das pentoses), que é utilizada como agente redutor nas etapas 
intermediárias na síntese dos ácidos de cadeia longa. 
 
 
Quadro 1. Glicogênio hepático e limiar renal para a glicose 
 
Espécie Animal 
Glicogênio 
(% peso corpo) 
Glicemia 
 (mg/%) 
Limiar renal 
(mg%) 
Bovídeos adultos 1,5 – 4,0 35 – 55 - 
Vaca em lactação 1,0 - - 
Vaca 3,0 35 – 55 98 – 102 
Terneiro 2,0 – 5,0 - - 
Cabra - 45 – 60 70 – 130 
Camelo - 48 - 
Carneiro - 35 – 60 160 – 200 
Ovelha 3,8 - - 
Cavalo - 65 – 100 180 – 200 
Porco 2,0 65 – 95 - 
Leitão 5,2 76 – 149 - 
Cão 6,1 55 – 90 175 – 200 
Gato - 60 – 100 - 
Galinha 3,0 190 – 300 - 
Ganso 5,0 - - 
Fonte : BACILA (1980) 
 
 O desenvolvimento fetal e a produção e produção de leite consomem as maiores 
quantidades de glicose nos ruminantes. O feto recebe um aporte contínuo de glicose 
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procedente da mãe e é sua principal fonte de carboidratos. O metabolismo fetal de 
glicose pode supor de 40 a 70 % da glicose total metabolizada pelo organismo completo 
das ovelhas durante o final da gestação. As necessidades de glicose para lactação são 
inclusive maiores que as exigidas pelo feto. Somente a produção de lactose pode 
consumir 2 Kg glicose/dia em uma vaca leiteira de alta produção e 200 g / dia em uma 
ovelha que cria gêmeos. Em ruminantes com alta produção, a formação de lactose pode 
supor de 60 a 85 % do metabolismo total de glicose corporal. 
 A principal diferença metabólica entre animais ruminantes e não ruminantes 
consiste na quantidade de acetato que usam os ruminantes em lugar de glicose, como 
o substrato principal para armazenamento e sua dependência da gliconeogênese para 
obter glicose, tanto quando recebem alimentos ou quando são submetidos a jejum. Em 
consequência a taxa de gliconeogênese nos ruminantes é máxima pouco depois de 
receber ração momento em que são mais abundantes os substratos para 
gliconeogênese. Além disso, a localização da enzima PEP-carboxiquinase (quadro 2 e 
figura 1). 
 O propionato é o único AGV que exerce uma contribuição líquida na síntese de 
glicose, e é quantitativamente o precursor mais importante. Estudos com técnica de 
diluição isotópica sugerem que de 27 a 54 % da glicose se forma a partir do propionato. 
Nestes estudos se apreciou que parte do propionato se converte em lactato que 
também fica disponível para síntese de glicose. Como consequência, mais de 27 a 54 % 
da glicose pode ter no propionato seu precursor original. A quantidade de propionato 
absorvida no rúmen varia com a quantidade e tipo de dieta consumida (quadro 3). Em 
uma ovelha alimentada com feno de alfafa, 30 % da glicose procedem do propionato, 
enquanto 66% procedem do propionato, quando os ruminantes consomem uma dieta 
rica em cereais. 
Os aminoácidos podem ser usados para gliconeogênese com exceção da lisina 
e leucina. O fígado utiliza parte dos aminoácidos excedentes procedentes da dieta e/ou 
os procedentes do intercâmbio normal das proteínas corporais e do plasma para a 
formação de glicose ou uréia (figura 5). Nem todos os aminoácidos que chegam ao 
intestino delgado estão disponíveis para formação de glicose. 
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Quadro 2. Localização da enzima PEP-carboxiquinase, conforme espécie animal 
 Localização 
Espécie Citosol Mitocôndria 
Rato X 
Camundongo X 
Coelho X 
Suíno X 
Galinha X 
Ruminante X X 
Cobaia X X 
Homem X 
Fonte: Modificado de HARPER (1977) 
 
Parte é metabolizada pelo tecido intestinale usada para formação de 
quilomícrons, crescimento de células novas da mucosa ou são desaminados e utilizados 
para aportar energia. Nem todos os aminoácidos absorvidos gozam da mesma 
capacidade para formação de glicose no fígado. Sobre uma base molar, alanina, 
glutamina, glicina e serina representam 70 % dos aminoácidos retirados pelo fígado. 
Quadro 3. Exemplos de concentração de AGVs no rúmen 
 Proporção molar de AGVs (%) 
Dieta Espécie AGV total 
(mM) 
Acético Propiônico Butírico 
Feno Ovelha 106 69 20 11 
Grão Ovelha 76 53 34 13 
Capim Vaca 148 70 19 11 
Grão Vaca 122 46 42 12 
Fonte: BERGMAN (1990) 
 
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 Alanina e glutamina são os aminoácidos com maior capacidade 
gliconeogênica e dão origem de 40 a 60 % da glicose formada em ovelhas a partir de 
aminoácidos. O fato de que a alanina e glutamina sejam os principais aminoácidos 
destinados leva a perguntar-se a respeito das fontes não dietéticas destes aminoácidos 
para o fígado. Dados procedentes tanto de ruminantes como de não ruminantes, 
demonstram que esses aminoácidos são liberados dos músculos esqueléticos. Isto 
sugere que outros aminoácidos sejam desaminados até ácidos orgânicos e que 
posteriormente o nitrogênio é transaminado com piruvato, α-cetoglutarato ou 
glutamato para formar alanina ou glutamina. Este sistema tem várias vantagens. 
Primeiro como a uréia não pode ser sintetizada nos músculos, os aminoácidos podem 
seguir sendo oxidados sem liberar quantidades tóxicas de amônia. Segundo, 
proporciona ao fígado precursores gliconeogênicos e ao rim glutamina para 
neutralização de ácidos, especialmente durante a acidose. 
 Os animais alimentados em nível de mantença convertem em glicose e uréia a 
maior parte dos aminoácidos absorvidos no intestino. Em herbívoros bem alimentados, 
o rim é uma fonte importante de glutamina e aporta quase metade da glutamina que 
retira o fígado. Durante o jejum, aumenta a quantidade de alanina glutamina liberada 
dos músculos para cobrir as necessidades do fígado e rim. 
 O glicerol é o terceiro composto utilizado para gliconeogênese, sendo que sua 
maior parte presente no organismo aparece ligada a ácidos graxos para formar 
triacilgliceróis e somente é liberado durante a lipólise. O glicerol é captado pelo fígado 
e rim, e usado para síntese de glicose, formação de triacilgliceróis ou oxidação até CO2. 
Nas ovelhas, o glicerol constitui 5 % aproximadamente dos carbonos de toda a glicose 
sintetizada. No entanto, em ruminantes em jejum a absorção de propionato cai 
intensamente e o glicerol exerce maior contribuição para a síntese de glicose. 
 O lactato se forma do metabolismo anaeróbico de glicose em quase todos os 
tecidos e podem produzir-se grandes quantidades no rúmen quando os animais 
consomem dietas ricas em cereais. 
 
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2.1. Controle dietético e hormonal da gliconeogênese 
 A quantidade de precursor gliconeogênico disponível para o fígado é o principal 
fator que determina a quantidade de glicose produzida. As quantidades de propionato 
e lactato disponíveis para gliconeogênese estão relacionados diretamente com a 
quantidade de carboidratos não estruturais da dieta e com a quantidade de dieta 
ingerida. Ao contrário, as quantidades de glicerol e aminoácidos disponíveis estão sob 
controle hormonal complexo. Se diminuir a concentração de glicose no sangue, se inicia 
a gliconeogênese hepática e o fígado libera glicose. Simultaneamente, cai a produção de 
insulina pelo pâncreas e aumenta a de glucagon. A proporção molar entre insulina e 
glucagon pode ser mais importante na taxa de gliconeogênese de que a quantidade real 
de cada hormônio. Como o fígado é mais sensível ao glucagon que a insulina, um 
quociente insulina / glucagon ≤ 6 reflete um efeito sobre o fígado devido ao glucagon 
mais que o da insulina. Caso prossiga a deficiência de glicose, serão estimulados os 
receptores de glicose no hipotálamo que enviarão impulsos a medula adrenal que 
aumenta a secreção de epinefrina. Quando cai insulina e aumenta glucagon e epinefrina 
se incrementa a gliconeogênese e se estimula a lipólise no tecido adiposo, 
determinando uma mobilização de glicerol e ácidos graxos. O maior quociente glucagon 
/ insulina estimula rapidamente a liberação de aminoácidos do tecido muscular, 
dispondo, assim, de mais precursores de glicose, especialmente alanina e glutamina. 
 Glucagon, cortisol e GH aumentam a captação de aminoácidos pelo fígado. O 
glucagon, em especial, aumenta rapidamente a captação de alanina, glutamina e de 
outros aminoácidos glicogênicos. 
 
3. LEITURA 
“Metabolismo de ácidos graxos voláteis” 
 Os ruminantes (por ex., bovinos, ovinos e caprinos) e os pseudo-ruminantes (por 
ex., equinos e coelhos) contam amplamente com a produção de acetato, propionato, 
butirato e valerato por fermentação anaeróbica de carboidratos dietéticos e outros 
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constituintes alimentares no rúmen e no ceco. Verifica-se uma produção menor dos 
mesmos produtos finais via fermentação no intestino grosso de todos os animais. 
Dependendo da composição da dieta, os AGV podem suprir até 80% da energia total 
necessária para ruminantes. Como a fermentação em geral é extensa, uma vaca leiteira, 
por exemplo, normalmente tem menos de 10% de suas exigências diárias de glicose 
disponíveis para absorção do intestino delgado e precisa, então, contar amplamente 
com a gliconeogênese para satisfazer tais exigências de glicose. 
 Outros componentes dietéticos também fornecem carboidratos para a síntese 
de AGV. Por exemplo, quando, em vez do amido, a celulose é o principal carboidrato 
dietético para bovinos, o acetato é o AGV mais importante. O incremento na produção 
de amido aumenta a produção ruminal de propionato e valerato e diminui a produção 
de acetato e butirato. Além da produção dos AGV, a fermentação dos constituintes 
dietéticos por numerosas espécies de bactérias e protozoários no trato digestório de 
animais resulta em formação de CO2 e metano. Estes dois gases desaparecem no meio 
ambiente, ao passo que os AGV são eficientemente absorvidos e transportados via 
sistema circulatório porta para o fígado. 
 Antes de serem metabolizados pelos tecidos, os AGV devem ativados por 
sintases específicas de acordo com a seguinte reação: 
𝐴𝐺𝑉 + 𝐶𝑜𝐴𝑆𝐻 + 𝐴𝑇𝑃 → 𝐴𝐺𝑉𝐶𝑜𝐴 + 𝐴𝑀𝑃 + 𝑃𝑃𝑖 
O fígado remove eficazmente o propionato, o butirato e o valerato do sangue porta, 
porém muito acetato atravessa o fígado em direção aos tecidos periféricos para 
subsequente metabolismo. O propionato é um importante precursor da síntese de 
glicose no fígado. Quando metade do butirato absorvido através da parede ruminal se 
transforma em β-hidroxibutirato, que é metabolizado mais pelos tecidos periféricos do 
que pelo fígado. 
 
 
4. BIBLIOGRAFIA 
10 
 
BACILA, M. Bioquímica Veterinária. São Paulo: Varela, 1980, 534p. 
BERGAMAN, E.N. Energy contributions of volatile fatty acids from the gastrointestinal 
tract in various species. Physiological Reviews, v.70, n.2, p.567-590, 1990. 
CHAMPE, P.C., HARVEY, R.A. Bioquímica Ilustrada. Porto Alegre: Artes Médicas, 1996, 
446p. 
CHURCH, D.C. The ruminant animal: digestive physiology and nutrition. Englewood 
Cliff: Prince Hall, 1988, 564p. 
HARPER, H.A. Manual de Química Fisiológica. São Paulo: Atheneu, 1977, 600p. 
MARZZOCO, A., TORRES, B.B. Bioquímica Básica. São Paulo: Guanabara Koogan, 2007, 
386p. 
NUSSIO, L. G., CAMPOS, F. P., LIMA, M. L. M. Metabolismo de carboidratos estruturais. 
In: BERCHIELLI, T. T., PIRES, A. V., OLIVEIRA, S. G. Nutrição de ruminantes. Jaboticabal: 
Funep, 2006. p. 183-228. 
RIEGEL, R.E. Bioquímica. São Leopoldo: Unisinos, 2005, 547p. 
SWENSON, M.J., REECE, W.O. Fisiologia dos animais domésticos. São Paulo: Guanabara 
Koogan, 1996, 856p.