sintesis y degradacion del glucogeno

8/18/2019 Sintesis y Degradacion Del Glucogeno

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Metabolismo

del

glucógeno



• El Glucógeno consiste en un polímero muygrande y ramificado de moléculas de glucosa,

• Los enlaces α-1,6, que se

producen aproimadamente cada

die! residuos son los

responsa"les de las

ramificaciones#

unidas por dos tipos de enlace$ α-1,% y α-1,6

• Glucógeno no es una fuente de energía menos rica energéticamente que los&cidos grasos 'donde el car"ono est& m&s reducido(#

•)*or q+e almacenar el eceso de energía en forma de glucógeno$ porque laglucosa es fácilmente movilizable$

• para mantener los niveles de glucosa en sangre 'necesaria para

ciertos teidos(

• para o"tener glucosa rápidamente, que puede ser usada como fuente de

energía en condiciones anaerobias 'eercicio físico .igoroso( a diferencia

de los &cidos grasos#



• Los dos lugares principales de

almacenamiento del glucógeno

son el hígado '1/0 en peso( y el

músculo esquelético '0 enpeso(, aunque se acumula

muc2o m&s glucógeno en

m+sculo dado que tiene una

masa muc2o mayor en total que

el 2ígado# El glucógeno esta

presente en forma de gr&nuloscon un di&metro .aria"le deentre

1/-%/ nm#

• En el hígado los procesos síntesis y degradación de glucógeno tienen la función

de mantener los niveles de glucosa sanguíneos tal y como se requieren para

satisfacer las necesidades globales del organismo#

• En cam"io en el músculo el glucógeno uega un papel de almacén de glucosa

para sus propias necesidades#



34* 5 Glucosa 1-fosfato • íntesis y degradación de glucógeno son

procesos químicos relati.amente simples#

7l igual que glicolisis y gluconeogénesis no

operan eactamente las mismasreacciones en am"os sentidos#

38*-glucosa

• La regulación de am"os procesos escomplea$

•Regulación alostérica: control delas acti.idades en!im&ticas para

austar el meta"olismo del glucógeno

a las necesidades de la célula#

•Regulación hormonal$ austar el

meta"olismo del glucógeno a las

necesidades del organismo entero

Glucógeno

Glucosa 1-fosfato

Glucosa 6-fosfato

*iru.ato Glucosa'sangre(

9i"osa:78*;



<iosíntesis de glucógeno• La síntesis de glucógeno precisa de tresacti.idades en!im&ticas$

34* 5 Glucosa 1-fosfato

• para acti.ar la molecula de glucosa$glucosa pirofosforilasa

38*-38*-glucosa

• para a=adir la molécula de glucosa acti.adaal etremo de la molécula de glucógeno$

glucógeno sintasa

para generar las ramificaciones del

glucógeno$ en!ima ramificante

Glucógeno •

• La síntesis de glucógeno se

reali!a mediante adición de unidades de

glucosa (unidades glicosilo) siendo la

molécula dadora !"#$glucosa#

• El &tomo de car"ono >-1 de la

38*-glucosa se acti.a porque su grupo

2idroilo esta esterificado con el difosfato del

38*#



HO

; ?

;

o

%iosíntesis de!"#$&lucosa

;@

Oj

N/

o

p

o

p

o1

1

p

1

·

-o

o•-o o oOCH2

-o -o• 38*-glucosa es sinteti!ada a

partir de glucosa 1-fosfato y

34* mediante reacción

catali!ada por la !"#$glucosa

pirofosforilasa'

34*

• 9eacción f&cilmente re.ersi"le#

Es dirigida 2acia formación de

38*-glucosa por la degradación

r&pida e irre.ersi"le del

pirofosfato mediante una

pirofosfatasa inorgánica

Clucosc-1-P Inorganic

pyrophosphatase

AAUDP-glucosc pyro phosphorylas

e

2

>;2/;o

HO o

1

1

P-

o

1

1

p

1

OH O- 0

1

-o -o

HO OH

UOP-glucose



&lucógeno sintasa

• Las unidades glicosilo acti.adas de la

38*-glucosa son transferidas a losetremos no reductores del glucógeno#• e forma un enlace

α-1,%-glicosídico#

• Esta reacción est& catali!ada por la

glucógeno sintasa' nzima

regulador clave en la síntesis delglucógeno

• 38* es regenerado a 34* de

nue.o por la

nucleósido difosfoquinasa a partirde 74*

38* 5 74* 34* 5 78*



Regulación de &lucógeno sintasa

• La acti.idad de la glucógeno sintasa se encuentra regulada por fosforilación:

• *uede ser fosforilada en .arios puntos por la acción de la *rotein Buinasa 7

'*C7( y otras Dinasas#

• a fosforilación produce una alteración de cargas en la proteína *

produce su inactivación$ con.ierte la forma acti.a a de la sintasa en una

forma " totalmente inacti.a#

• La forma " fosforilada requiere un ele.ado ni.el del acti.ador alostérico glucosa 6-fosfato para acti.arse, mientras que la forma a es acti.a esté o no esté presente

glucosa 6-fosfato#

• Glucógeno sintasa solamente puede a=adir residuos glucosilo si la cadena depolísac&rido contiene m&s de cuatro residuos# :ecesita la acción pre.ia de uniniciador o ce"ador, función desempe=ada por la glucogenina#



nzima ramificante

• Glucógeno sintasa solamente catali!a la formación de enlaces α-1,%-glucosídicos#

Es necesario otro en!ima para formar enlaces α-1,6 para 2acer del glucógeno unpolímero ramificado#

• La ramificación tiene lugar después de que un cierto n+mero de unidades

glicosilo se 2ayan unido mediante enlaces α-1,% por la glucógeno sintasa# Las

ramas se forman por ruptura de un enlace α-1,% y formación de un enlace α-1,6#• El en!ima que reali!a esta transformación es el en!ima ramificante$



nzima ramificante

br anching enzyme

• transfiere "loques de residuos de glucosa 2acia un lugar m&s interior#

• altamente específico$ el "loque de glucosas que transfiere de"e incluir el

etremo no reductor y proceder de una cadena de al menos 11 residuos#

• el nue.o punto de ramificación que se genera de"e distar de otro preeistente al



• La ramificación es importante porque• incrementa la solubilidad del glucógeno,

• genera un gran n+mero de residuos terminales no reductores 'lugares de

acción de glucógeno fosforilasa y sintasa($ incrementa la velocidad de

síntesis * degradación del glucógeno



8egradación de glucógeno• &lucógenolisis: degradación del glucógeno

#• La ruptura del glucógeno da lugar a glucosa 1-fosfato que puede ser con.ertida

a glucosa 6-fosfato que puede seguir diferentes caminos meta"ólicos

Glucógeno • 9equiere cuatro en!imas$

• uno para ruptura terminal del

glucógeno$ glucógeno fosforilasa

dos para remodelar y 2acer apto el

glucógeno para su posterior

degradación$ transferasa y α-1,6-

glucosidasa 'en!ima ramificante(

uno para transformar el productode ruptura del glucógeno en forma

apropiada para su meta"olismo

posterior$ fosfoglucomutasa

Glucosa 1-fosfato •

Glucosa 6-fosfato•

*iru.ato Glucosa'sangre(

9i"osa:78*;

Gl ó f f il



Glucógeno fosforilasa• Glucógeno fosforilasa$ en!ima cla.e en la ruptura del glucógeno

• >atali!a reacción de fosforolisis$ escisión de una molécula de glucosa deletremo del glucógeno mediante la adición

1-fosfato#

de ortofosfato, para producir glucosa

• Este en!ima catali!a la

eliminación secuencial de

residuos glicosídicos desde los

etremos no reductores de lamolécula de glucógeno

• El enlace glicosídico entre el

>1 del residuo terminal y el >%

del residuo adyacente se rompe

por el ortofosfofato,

manteniendose la configuración

en α del >1



Glucógeno fosforilasa

• La reacción que catali!a la fosforilasa es f&cilmente reversible in vitro:

• el enlace glicosídico se sustituye por un enlace fosforilester que tiene

potencial de transferencia casi idénticos#•in em"argo la reacción transcurre in vivo en el sentido de la

degradación de la glucosa porque la proporción F*iHFGlucosa 1-fosfato es

generamente superior a 1//, fa.oreciéndose el sentido de la fosforolisis#

• La fosforolisis del glucógeno tiene una serie de venta+as:• proceso energéticamente .entaoso$ se libera un azucar que *a esta

fosforilado# 3na 2idrólisis li"eraria glucosa, que tendria que ser

fosforilada a epensas de un 74* para poder entrar en la .ia glicolitica#

• la glucosa ,$fosfato que se li"era no puede difundir fuera de la célula

ya que se encuentra cargada negati.amente en condiciones fisiológicas#

9egulación de Glucógeno fosforilasa




• El en!ima que reali!a la fosforilación de glucógeno fosforilasa es la fosforilasa

quinasa$

• proteína muy grande '1// Cd( Estructura 'αIJK(%#

• resto de su"unidades$ función reguladora• acti.idad cat&litica$ su"unidad J

• ometida a do"le control$

• regulada por fosforilación$

la fosforilacíon de la

su"unidad I, aumenta suacti.idad# *rotein quinasa 7

'*C7( es la quinasa que

reali!a esta fosforilación# 7

su .e! *C7 es acti.ada por

7* cíclico

• activada por -a./ $ la

su"unidad K es calmodulina,

una proteina sensora de >a5

• Mosforilasa quinasa alcan!a su m&ima acti.idad cuando se dan tanto la

fosforilación como unión de >a5





• *rotein Buinasa 7 es a su .e! acti.ada por la

ele.ación de los ni.eles de 7* cíclico,

producidos por$• adrenalina 'epinefrina( en m+sculo$

eercicio• glucagón#en 2ígado$ ayuno

• 7l unirse unen a receptores específicos de

mem"rana, desencadenan la cascada del 01#

cíclico, que amplifica los efectos de las

2ormonas#

• En 2ígado adem&s de esta cascada, adrenalina

se une a un segundo receptor específico

acti.ando una segunda cascada de se=ali!ación

'cascada del fosfoinosítido( que induce la

elevación de los niveles de -a./: glucagón y

adrenalina dan lugar a la m&ima mo.ili!ación del

glucógeno 2ep&tico#

• Eiste otra cascada de se=ali!ación que

defosforila a fosforilasa quinasa y glucógeno

fosforilasa 'mediante el en!ima protein fosfatasa

1, '**1(( y acti.a la síntesis de glucógeno# e

e.ita así su desperdicio cuando las necesidades

energéticas se cu"ren



En!ima desramificante• Glucógeno fosforilasa solo es capa! de

li"erar glucosas 6-fosfato 2asta llegar a

cuatro residuos de un punto de

ramificación, no es capa! adem&s deromper los enlaces α-1,6#

• 7 este ni.el inter.iene el en!ima

desramificante, que posee dos acti.idades

en!im&ticas$

• 4ransferasa$ traslada un "loque detres residuos glicosilo desde una rama

eterna a otra

• α-1,6-glucosidasa$ li"era el residuo

de glucosa restante 2idroli!ando el

enlace α-1,6, li"erando una glucosa

li"re, que posteriormente serafosforilada por glucosa 2eoquinasa

'glicolisis(

Mosfoglucomutasa



Mosfoglucomutasa• Glucosa 1-fosfato formada por acción de la glucógeno fosforilasa de"e ser

con.ertida a glucosa 6-fosfato para poder ser meta"oli!ada#

• Este despla!amiento del grupo

fosforilo esta catali!ado por la

fosfoglucomutasa

• En su mecanismocatalítico inter.iene

un residuo fosforiladode serina de su centro

acti.o, que act+a

como dador y aceptor

de grupo fosforilo



9egulación recíproca de la síntesis ydegradación del glucógeno

• íntesis y degradación de glucógeno son reguladosrecíprocamente por la cascada de 7* cíclico a tra.és de la

protein quinasa 7 '*C7($• 0ctiva a la fosforilasa quinasa

• 2nactiva a glucógeno sintasa#

• Eiste tam"ién un sistema de re.ersión de estas acti.idades en!im&ticas deforma que se detiene la degradación del glucógeno y se estimula su síntesis#

9egulación recíproca de la síntesis y




• Los cam"ios en la acti.idad en!im&tica producidos por las

protein quinasas pueden in.ertirse por las #rotein 3osfatasasque catalizan la hidrólisis de los residuos fosforilados de

serina y treonina de las proteínas#

• *rotein fosfatasa 1 '**1($• 8efosforila a$

• fosforilasa quinasa y glucógeno fosforilasa a desacti.andolas$

disminu*e la .elocidad de degradación de glucógeno

• glucógeno sintasa ", con.irtiendola en forma a, muc2o m&s acti.a$

acelera la síntesis de glucógeno#

constituida por tres componentes$

•su"unidad catalítica **1 'N Cd(

•

•su"unidad 9G1 '1N Cd(, con alta afinidad por glucógeno# ;ace que elen!ima solo sea acti.o cuando se asocia a moléculas de glucógeno#•su"unidad in2i"idora 1, cuando est& fosforilada in2i"e a **1

• La acti.idad fosfatasa de **1 es regulada a su .e! por fosforilación

9egulación recíproca de la síntesis y



9egulación del meta"olismo del glucógeno 2ep&tico por glucosa

• 8espués de una comida rica en car"o2idratos$

glucosa en sangre síntesis de glucógeno en el 2ígado

• 7unque la insulina es la primera se=al para la síntesis de glucógeno en el 2igado,funcionan tam"ién otros mecanismos no 2ormonales#

• 3na se=al es la concentración de glucosa en sangre, que se mantiene

normalmente entre O/-1/ mgH1// ml '%,%-6, m(# El 2ígado detecta la

concentración de glucosa sanguínea y, en consecuencia, consume o li"era este

a!+car

• >uando se administra glucosa, después de unperíodo de latencia$

• "isminu*e la cantidad de fosforilasa a

2ep&tica

• 0umenta el total de glucógeno sintasa a

2ep&tica

9egulación del meta"olismo del glucógeno 2ep&tico por glucosa



• Glucosa se une a fosforilasa a del 2ígado , despla!ando el equili"rio desde la forma acti.a

9 a la conformación 4 inacti.a# En esta conformación 4 el grupo fosforilo del en!ima es m&s

accesi"le a **1 de tal manera que puede ser 2idroli!ado para pasar a ser fosforilasa "

'inacti.a(

• Glucosa tam"ién produce laacti.ación de glucógeno sintasa$ la

con.ersión a fosforilasa " produce la

li"eración de **1 'solo puede unirse

a fosforilasa a(, que queda disponi"le

para defosforilar a glucógeno sintasa", acti.andola a su forma a#

• ?nicialmente, 2ay unas 1/ moléculas de fosforilasa a por cada molécula de fosfatasa# Esta

proporción asegura que la acti.idad de la glucógeno sintasa empiece a aumentar sólo

después de que la mayor parte de la fosforilasa a se 2aya con.ertido a la forma "

sintesis y degradacion del glucogeno

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