Metabolismo de

carbohidratos 5 (Glucogenogénesis

y glucogenólisis)

Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

METABOLISMO DEL GLUCÓGENO

• Glucógeno se almacena:

– En hígado:

aprox. 10% del peso del hígado es glucógeno

– En músculo:

aprox. un 1-2%

Concentración en el citosol del hígado:

– Si fuera toda la glucosa disuelta: 0,4M

– En forma de glucógeno: 0,01mM

ósmosis!

• Grasa almacena energía pero no es glucogénica... el cerebro necesita glucosa

• Glucógeno se almacena:

En el citosol

En forma de gránulos de glucógeno con:

– Glucógeno

– Las enzimas que lo sintetizan y que lo degradan

– Reguladores de las enzimas

• Glucógeno se agota:

– El del músculo:

<1h de ejercicio intenso

– El del hígado:

12-24h de ayuno

Glucógeno

de la dieta…

Glucosa

GLUCOGENÓLISIS

Glucogenólisis

• Degradación de glucógeno a glucosa

• En el citoplasma

• Contraria a la glucógenogénesis PERO

• Diferentes enzimas

• Regulada por hormonas

• Cuando glucosa sanguínea baja

Glucogenólisis

Enzimas:

• Glucógeno fosforilasa

Glucógeno (a 1-4) glucosa-1-P

• Enzima desramificante

Transfiere 3 glucosas a otra rama

Hidroliza el enlace (a 1-6)

• Fosfoglucomutasa

G-1-P G-6-P

• Glucosa-6-Fosfatasa

G-6-P Glucosa

Glucogenólisis

Glucógeno fosforilasa

Enzima desramificante

Fosfoglucomutasa

Glucosa-6-Fosfatasa

Glucogenólisis

Reacción de la glucógeno fosforilasa

Glucogenólisis

Reacción de la glucógeno fosforilasa

Glucogenólisis

Reacción de la glucógeno fosforilasa

• Parte de la energía del enlace glucosídico se conserva en el éster-fosfato

• Coenzima: piridoxal-P • Sustrato:

• enlaces (a1-4) • extremos no-reductores del

glucógeno… …hasta 4 glucosas antes del enlace (a1-6)

Glucogenólisis

Acción de la enzima desramificante

= oligo (a1-6) a (a1-4) glucantransferasa

2 reacciones consecutivas:

•Transfiere 3 glucosas

•Hidroliza enlace (a1-6)

Producto de la Glucogenólisis

A partir de glucosa-1-P:

•En músculo = glucosa-6-P

•En hígado = glucosa

Producto de la Glucogenólisis:

Se forma Glucosa-1-P Fosfoglucomutasa (reversible)

Glucosa-6-P

En músculo En hígado:

Glicólisis G-6-Fosfatasa Glucosa

Energía Sale a la sangre:

Glicemia

La Glucosa-6-fosfatasa está:

• Sólo en hígado

• En el retículo endoplasmático

Se separa esta reacción

de las de la glicólisis (La fosfatasa abortaría

la glicólisis)

Músculo no tiene la enzima:

No puede exportar glucosa

Glucosa sale a la sangre

Última reacción de la Glucogenólisis

GLUCOGENOGÉNESIS

Glucogenogénesis

• Síntesis de glucógeno a partir de glucosa

• En el citoplasma

• Contraria a la glucogenólisis PERO

• Diferentes enzimas

• Más en el hígado (y el músculo)

• Se activa con excesos de glucosa: después de comer

• Regulada por hormonas

• Glucosa

• Glucosa-6-P

• Glucosa-1-P UTP

-- UDPG pirofosforilasa -- • UDP-glucosa = UDP-G PPi

glucógeno sintasa

UDP-glucosa + glucógenon glucógenon+1 + UDP

• Se une al extremo no reductor de las ramas de glucógeno

• Además: enzimas ramificantes: enlaces (a 1-6)

Glucogenogénesis

enlaces (a 1-4)

Energía

Glucogenogénesis

Además: enzimas ramificantes: enlaces (a 1-6)

Alargamiento de las cadenas(a 1-4)

UDPG pirofosforilasa =

Glucogenogénesis: Alargamiento de las cadenas(a 1-4)

Además: enzimas ramificantes: enlaces (a 1-6)

Glucogenogénesis

Reacción de la UDPG-Pirofosforilasa

Glucogenogénesis

Reacción de la glucógeno sintasa

Glucogenogénesis

Reacción de la glucógeno sintasa

Glucogenogénesis

Reacción de la enzima ramificante

Glucogenogénesis

Acción de la enzima ramificante

Glucogenogénesis

Inicio de la Glucogenogénesis

Acción de la glucogenina:

• La Glucógeno sintasa no puede iniciar una cadena nueva: necesita un cebador donde ir uniendo glucosas

Proteína glucogenina:

• Actividad glucosiltransferasa

• Aá Tirosina-OH glucosa UDPG

• Alargamiento hasta 6-7 glucosas…

…luego la Glucógeno Sintasa y la ramificante

La glucogenina:

queda encerrada dentro de la molécula de glucógeno, unida al único extremo reductor

Se regula la actividad de

• la glucógeno fosforilasa = glucogenólisis

• la glucógeno sintasa = glucogenogénesis

• Alostérica

• Hormonal:

– Por fosforilación y defosforilación

Regulación de vías del glucógeno

En estado de absorción:

Glucosa-6-P:

activa la sintasa

inhibe la fosforilasa

ATP inhibe la fosforilasa

Glucosa inhibe la fosforilasa en hígado

En contracción muscular:

Ca++ fosforilasa quinasa ( activa la fosforilasa)

AMP activa la fosforilasa

Regulación alostérica de vías del glucógeno

Síntesis de glucógeno Degradación

Degradación de glucógeno Síntesis

Reguladas por Proteín quinasa A … (AMPc, glucagón)

Misma señal: efecto contrario

Regulación hormonal de vías del glucógeno

por fosforilación y defosforilación

Regulación de vías del glucógeno

Regulación de enzimas:

• Glucógeno sintasa

– es activa defosforilada

– es inactiva fosforilada

• Glucógeno fosforilasa

– es inactiva defosforilada

– es activa fosforilada

-Misma señal

-efecto contrario

Regulación de vías del glucógeno

Glucagón activa la degradación e inhibe la síntesis de glucógeno

AMPc activa la PKA fosforila estas quinasas se activan: • Quinasas fosforilan:

• la glucógeno fosforilasa activa • la glucógeno sintasa inactiva

Glucagón

fosforila la Fosfofructoquinasa2 actividad fosfatasa F 2,6-diP activa la Fructosa 1,6-diFosfatasa

Glucagón activa la gluconeogénesis

Glucosa en sangre

En ayuno

en hígado

Defosforilada =

activa

Fosforilada =

inactiva

Inactivació

n

ho

rmo

nal

Activació

n

alostérica

Fosforilada PERO

activa

Regulación de vías del glucógeno

Regulación de vías del glucógeno

Función de las reservas de glucógeno en músculo e hígado

•Glucógeno= principal fuente de energía para la contracción del músculo

•En el hígado se obtiene la mayor parte de la energía de la oxidación de los ác. grasos glucógeno = fuente de glucosa sanguínea para el catabolismo en otros tejidos

•Hígado funciona como “glucostato”: regulación de la glucógeno sintasa y la fosforilasa. Vmax de las dos vías es similar.

•En músculo la Vmax de glucogenólisis es 300x mayor que la de glucogenogénesis.

Enfermedades de almacenamiento del glucógeno

La acumulación de glucógeno anormal se debe generalmente a un fallo en su degradación.

• Déficit en diferentes enzimas

• Algunos casos provocan muerte por insuficiencia hepática

Enfermedades de almacenamiento del glucógeno

Enfermedades de almacenamiento del glucógeno

Enfermedades de almacenamiento del glucógeno