bq 14 ch metabolismo de glucógeno

5/20/2018 BQ 14 CH Metabolismo de Glucgeno

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BIOQUIMICA

Clase .- Metabolismo deglucgeno

Mg. Helda C. Del Castillo C.

2014 _II


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Metabolismo de glucgeno.

Glucogenlisis y glucognesis.Regulacin hormonal. cAMP. Protena G.


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El Glucgeno consiste enun polmero muy grande yramificado de molculas deglucosa, unidas por dos

tipos de enlace:-1,4 y -1,6.

Los enlaces -1,6, que seproducen aproximadamente

cada diez residuos son losresponsables de lasramificaciones.

Glucgeno


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Glucgeno El glucgeno es el polisacrido de

reserva energtica en los animalesque se almacena en elhgado(10% en peso) y elmsculo esqueltico(1%-2% en

peso), aunque se acumulamucho ms glucgeno enmsculo dado que tiene unamasa mucho mayor en total queel hgado.

Adems, pueden encontrarsepequeas cantidades de glucgenoen ciertas clulas gliales delcerebro.


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COMPARACIN DE LAS FUNCIONES DELGLUCGENO HEPTICO Y MUSCULAR

GLUCGENO HEPTICO GLUCGENO MUSCULAR

Funcinprincipal

Mantenimiento de la concentracinde glucosa en sangre

Combustible de reserva para lacontraccin muscular

Otras

Funciones

Utilizado como combustible para

cualquier tejido: el hgado contieneglucosa-6-fosfatasa que desfosforilala Glu y permite que salga a sangre.

Ninguna, el msculo carece de

glucosa- 6- fosfatasa y laglucosa-6-P no puedeabandonarlo.

Depsitos Aprox. 10% del peso del hgado.Slo duran 12-24 h durante el ayuno

Aprox. 1-2% del peso delmsculo(pero tenemos muchams masa\muscular, por lo que

hay el doble de glucgeno queen el hgado)

ControlHormonal

El glucagn y la adrenalinaestimulan la glucogenolisis.La insulina estimula la sntesis

La adrenalina estimula laglucogenolisisLa insulina estimula lasntesis


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El glucgenoesta presenteen forma degrnulos conun dimetrovariable deentre 10-40

nm.

Grnulos de glucgeno en el citoplasma de un

hepatocito


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La Glicogeninaes una protena de 37 kDa que sirve como cebador para la

sntesis de glucgeno en las clulas hepticas y musculares. El glucgeno

se sintetiza durante periodos de suficiencia nutricional y sirve como reserva

de glucosa durante el ayuno. La glicogenina realiza su glucosilacin

autocatalitica en la Tyr-194 aadiendo hasta 10 molculas de glucosa.


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Por qe almacenar el exceso de energaen forma de glucgeno?:

porque la glucosa es fcilmente movilizable: para mantener los niveles de glucosa en

sangre(necesaria para ciertos tejidos)

para obtener glucosa rpidamente, que puedeser usada como fuente de energa encondiciones anaerobias(ejercicio fsicovigoroso) a diferencia de los cidos grasos.


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Distribucin del glucgeno y la glucosaen el cuerpo (adulto de 70 kg)

Tejido Tipo Cantidad % de masatisular

Caloras

Hgado Glucgeno 75g 35 % 300

Msculo glucgeno 250g 0.51% 1000

Sangre yfluidoextracelular

Glucosa 10g - 40

EL CONTENIDO DE GLUCGENO DELHGADOVARA A LO LARGO DEL DA


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Esquema del METABOLISMODEL GLUCGENO Sntesis y

degradacin deglucgeno sonprocesos qumicosrelativamentesimples.

Al igual queglicolisis ygluconeognesisno operan

exactamente lasmismas reaccionesen ambossentidos.


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BIOSNTESIS DE GLUCGENOo GLUCOGENOGENESIS


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La biosntesis de glucgeno a partir de glucosa se llamaglucognesis o glucogenognesis.

No constituye el inverso de la descomposicin delglucgeno.

La adicin de una molcula de glucosa al glucgenoconsume dos enlaces de alta energa: una procedentedel ATP y otra que procede del UTP

Ocurre principalmente en el msculo y en el hgado

Biosntesis de glucgeno


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La sntesis deglucgeno precisa detres actividades

enzimticas: para activar la molecula

de glucosa: UDP-glucosapirofosforilasa.

para aadir la molculade glucosa activada alextremo de la molculade glucgeno:glucgenosintasa.

para generar lasramificaciones delglucgeno: enzimaramificante.


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2.La glucosa 6-fosfato se isomeriza aglucosa-1-fosfato por lafosfoglucomutasa.

1. La glucosa ingresa a lasclulas a travs deltransportador de glucosa, esfosforilada a glucosa-6-fosfatopor la Hexoquinasa (msculo uotros tejdos), glucoquinasa

(en higado)

Etapas :

glucosa 1-P glucosa 6-P


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La sntesis de glucgeno serealiza mediante adicin deunidades de glucosa(unidades glicosilo), siendola molcula dadora UDP-glucosa..El tomo de carbono C-1de la UDP-glucosa se

activa porque su grupohidroxilo esta esterificadocon el difosfato del UDP.

Biosntesis de glucgeno


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Reaccin 3.-UDP-glucosaes sintetizada a partir de glucosa 1-fosfato y UTP mediante reaccin catalizadapor la

UDP-glucosa pirofosforilasa La reaccin es dirigida hacia la formacin de UDP-

glucosa por la degradacin rpida e irreversible delpirofosfato mediante una pirofosfatasa inorgnica

Biosntesis de glucgeno:Sntesis de la UDP-glucosa

A ti i d l id d d


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UDP-glucosapirofosfor i lasa

Activacin de las unidades deglucosa a UDP-Glucosa

Glu-6-P

Fosfog lucomutasa

pirofosfatasainorgnica

2Pi


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Reaccin 4.- Las unidades glicosilo activadas de la UDP-glucosason

transferidas a los extremos no reductores del glucgeno

en crecimiento (glucgeno pr im er o glucgeno c ore)* Se forma un enlace

-1,4-glicosdico.

Esta reaccin est catalizada por la glucgeno

sintasa. enzima regulador clave en la sntesisdel glucgeno

UDP es regenerado a UTP de nuevo por lanuclesidodifosfoquinasa a partir deATPUDP + ATP UTP + ADP


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Polimerizacin: adicin de las unidades de glucosa

Glucgeno sin tasa


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El cebador de la glucgeno sintasa es una cadena corta de residuosde glucosa ensamblados por una protena denominada glucogenina:

GLUCOGENINA

Tyr194

+

UDP GLU-Glucogenina

Protein-Tyr

g lucos i l

transferasa


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GLUCOGENINA

Tyr194

UDP

O

UDP UDP


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Nota sobre (glucgeno primer o core ocebador)*

Importante

La enzima glucgeno sintasa,no puede formar un enlaceentre dos molculas aisladas deglucosa. Es decir debeagregarse a una cadena yaexistente con enlaces (1-4).

Para lograr entonces comenzarla sntesis se necesita uncebador. En este caso el grupohidroxilo de una tirosinaespecfica de la protenaglucogenina cumple este fin.


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ucogen na Protena dimrica: Dos

subunidadesidnticas de 37

KdaCada subunidad posee unoligosacrido de unidades deglucosa con enlaces -1,4. .

El carbono 1 de la primeraunidad de cada cadena, estunido covalentemente al grupohidroxilo fenlico de unatirosina especfica.

La glicogenina realiza suglucosilacin autocatalitica enla Tyr-194 aadiendo hasta 10molculas de glucosa


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Reaccin 5.La enzima ramificante transfiere fragmentos terminales de 6-7residuos, de una cadena con al menos 10 a 11 residuos, a un hidroxilo enel C6 de un residuo de glucosa ms interior de la misma o de otra rama

generando un enlace (16). La glucgeno sintasa nopuede formar losenlaces (16) que se

encuentran en lospuntos de ramificacin delglucgeno. Es necesaria

otra enzima, esta es laenzima ramificante delglucgeno denominadaami lo (14) a (16)

t ransg lucos i lasa o

g lucos i l (46)

transferasa.


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Ami lo (1,4 1,6)-g lucosi l

t ransferasasa

Extremosno reductores

Punto deramificacin

(-1,6)

Ramificacin: una enzima ramificante [amilo (1,4 1,6)-transglucosidasa]traslada una cadena terminal de unos seis o sieteresiduos de glucosa, a un grupo hidroxilo situado en la posicin 6

de un residuo de glucosa en el interior del polmero. Se formanenlaces (1->6) en los puntos de ramificacin.


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COSTO ENERGTICO DE LA SNTESISDE GLUCGENO

La incorporacin de 1 molcula de glucosa al Glucgeno CONSUME 2MOLCULAS de ATP


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La incorporacin de 1 molcula de glucosa alGlucgeno CONSUME 2 MOLCULAS de ATP

Acumular Glucosa como Glucgenoes un gasto innecesario?.......NO!

la acumulacin de Glu aumentara mucho la p.osmtica provocara la entrada de agua para compensar

ese aumento

culminara con la destruccin de la clula


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REGULACIN DE LA GLUCOGENOGENESIS

-REGULACION ALOSTERICA: Glu-6-P (+), Ca++ (-),Glucogeno (-) la Glucgeno sintasa.

-REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE:FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de laGlucgeno sintasa.

-REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON

(Hepatocitos), ADRENALINA(Cels. Musculares).

REGULACIN HORMONAL Y POR MODIFICACIN


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REGULACIN HORMONAL Y POR MODIFICACINCOVALENTE

Cuando la Glucgeno sintasa(GS) est fosforilada es poco activa

(GSb), mientras que cuando se encuentra desfosforilada es muyactiva (GSa). Esta regulacin est sometida a control hormonal.

Sintasa A

(muy activa)

Sintasa B(poco

activa)P

Fosfatasa P

Quinasa

ATPADP

INSULINA

ADRENALINAGLUCAGN

(+)

(+)


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Degradacin de

glucgeno :glucogenolisis

DEGRADACIN DEL GLUCGENO


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DEGRADACIN DEL GLUCGENO

Glucgeno

Glucgeno Glucgeno fosforilasaGlucosa-1-fosfato

fosfoglucomutasa

Glucosa-6-fosfatoGLUCOLISIS

Piruvato

Lactato

Msculo,cerebro

Hgado

Glucosa6-fosfatasa

Glucosa

A la sangre para elUso por otros tejidos

RUTAPENTOSASFOSFATO

Ribosa+NADPH

Esquema generalde conexin de laGLUCOGENOLISIScon otras vasmetablicas decarbohidratos


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Cuando existe una disminucin significativa deglucosa en sangre, el glucgeno es degradado pormedio de una serie de enzimas para cubrir lasnecesidades energticas de nuestro organismo.

Este proceso es llamado glucogenlisis.Requiere cuatro enzimas:1.glucgenofosfor i lasa.

2.- trans ferasa

3.- -1,6 g lucos idasa(enzima desram if icante)

4.-fos fog lucomutasa

glucogenolisis

glucogenolisis


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glucogenolisis1: reaccin de

fosforlisisRuptura de los enlaces-1,4 glicosdicos porfosforlisis.

La glucgeno fosfor i lasacataliza la

fosforolisis:liberacin deglucosa del extremo noreductor del glucgeno, por laadicin de Pi (ortofosfato) paraproducir glucosa 1-fosfato.La fosforolisis se detiene a 4

residuos de los puntos deramificacin.La estructura sedenomina dextrina lmite y lafosforilasa no puede degradarlams.

Coenzima ;PLP (piridoxalfosfato)

DEGRADACION DE GLUCOGENO DE RESERVA


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DEGRADACION DE GLUCOGENO DE RESERVA(Msculo esqueltico e hgado)

Glucgenofosforilasa

E.C 2.4.1.1


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Fosforilasa degradacin limitada: 5 residuos deuna rama y 3 de la otra, antes del punto deramificacin.

Enlaces 1,6) no susceptibles a fosforilasa

(1,6)


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Enzima desramificante:

Actividad transferasa: traslada un bloque de 3 residuos desdeuna rama a la otra

Actividad glucosidasa: enlaces (1,6).


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Glucgeno fosforilasa

Transferencia:Enzima desramificante

Enzimadesramificante

(1,4 1,4)glucantransfersa

(16)glucosidasa


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Debido a la importancia demantener los niveles de glucosasangunea, la sntesis ydegradacin del glucgeno estnmuy reguladas.

En el hgado la sntesis de

glucgeno se acelera duranteperiodos en los que el individuoest bien alimentado, por tantola degradacin del glucgeno seacelera en periodos de ayuno.

En el msculo la degradacin delglucgeno ocurre durante elejercicio activo y la acumulacincomienza en cuanto elmsculo entra en reposo.

USOS DE LOS SUSTRATOS ENESTADO DE NUTRICION

uso de combustibles en ayuno temprano

Control del metabolismodel glucgeno


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La regulacin intracelular del metabolismo delGLUCGENO se realiza a travs de enzimas

interconvertibles : Etapas limitantes de la velocidad de reaccin:

GLUCOGENOGNESIS glucgeno sintetasa

GLUCOGENOLISIS glucgeno fosforilasa

Estas enzimas son reguladas recprocamente:CUANDO UNA ES ACTIVA LA OTRA ES INACTIVA


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Hay distintos tipos de controles:

Control Alostrico Reversible: mecanismorpido, efecto casi instantneo y pleno.

Modificacin Covalente Reversible:

frecuente en sealizacin hormonal,efecto pleno en minutos y permite grandescascadas de amplificacin.


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REGULACIN POR MODIFICACIN COVALENTE

Consiste en modificar la actividad de la glucgeno fos for i lasamediantefosforilacin: la fosfor i lasaB (poco activa) no est fosforilada, mientras quela fosfor i lasaA(muy activa) se encuentra FOSFORILADA. Esta regulacinest sometida a control hormonal.

Fosfori lasa

fosfatasa

(PPT)Fosfor i lasa quinasa

Glucagn

(higado)

Adrenalina

Ca2+, AMP

(msculo)

Insul ina(+)


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Glu-6-P (-)ATP (-)

Ca++ (+)AMP (+)

Hgado yMsculo

Msculo

Glu-6-P (+)Hgado yMsculo

Msculo HgadoSNC MEDULA ADRENAL


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g

Glucemia

Entre comidasDieta libre decarbohidratos

PANCREAS

CarreraEstrs emocionalAgresin fsica

SNC MEDULA ADRENAL

Inhibicin de laGlucogenognesis

Activacin de la

Glucogenolisis


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Regulacin por Insulina

Glucemia PANCREAS Insulina

Fosfori lasa

fosfatasa

Luego de una comida


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En resumen:


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La glucgeno fosforilasa de msculo, adems de suinterconversin y activacin por fosforilacin, es tambinregulable alostricamente por glucosa, AMP, ATP, y G6P.

o AMP, que aumenta cuando los niveles de ATP son bajos,activa laforma b(no fosforilizada) del enzima.

o ATP y glucosa-6-fosfato, inhiben la forma bde la fosforilasaactivada por AMP

o La degradacin del glucgeno se inhibe cuando existe suficiente ATP yglucosa-6-fosfato.

La glucgeno fosforilasa de hgado es inhibida por Glucosa que es unefector alostrico negativo de la forma a(fosforilada, activa) heptica.

En resumen:


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REGULACIN DE LA GLUCOGENOLISIS

-REGULACION ALOSTERICA: AMP (+), ATP(-), Glu-6-P(-) la Glucgeno fosfor i lasa.

-REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE:FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de laGlucgeno fosfor i lasa.

-REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON

(Hepatocitos), ADRENALINA(Cels. Musculares).


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