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METABOLISMO DEL GLUCOGENO BIOSINTESIS DEGRADACION GLUCOGENO-GENESIS GLUCOGENO-LISIS La síntesis y degradación de glucógeno está cuidadosamente regulada entre sí para cumplir con las necesidades energéticas de la célula Estructura del glucógeno OH enzima ramificante enlace 1,6 extremo no reductor OH -Polisacárido de reserva de las células animales. -Hígado y músculo. -Polímero de -glucosa (uniones 1-4) con ramificaciones ( 1-6) DEGRADACION DEL GLUCOGENO GLUCOGENOLISIS • SE ACTIVA CUANDO LA CELULA NECESITA ENERGIA Y NO DISPONE DE GLUCOSA • TIENE LUGAR EN EL CITOPLASMA DE LAS CELULAS • ES UN PROCESO MUY ACTIVO EN HIGADO Y MUSCULO ESQUELETICO REQUIERE DE DOS REACCIONES • Eliminación de GLUCOSA del extremo no reductor (uniones -1,4) • Hidrólisis de los enlaces glucosídicos en los puntos de ramificación (uniones -1,6) Enzimas que intervienen en el proceso de degradación del GLUCOGENO GLUCOGENO FOSFORILASA AMILO- (1,6) GLUCOSIDASA Enzima desramificante FOSFOGLUCOMUTASA REACCIONES DE LA GLUCOGENOLISIS • GLUCOGENO FOSFORILASA GLUCOGENOn + Pi GLUCOGENOn-1 + GLUCOSA-1-P SE ELIMINA UN PUNTO DE RAMIFICACIÓN • AMILO- (1,6)-GLUCOSIDASA GLUCOGENOn + Pi GLUCOGENO n-1 + GLUCOSA MECANISMO DE DEGRADACION DEL GLUCOGENO EXTREMO NO REDUCTOR uniones -1,6 Glucógeno transferasa Molécula de glucógeno Glucógeno Glucosidasa fosforilasa Glu-1-P Glucosa FORMACIÓN DE G-6-P GLU-1-P FOSFOGLUCOMUTASA GLU-6-P FORMACIÓN DE GLUCOSA LIBRE G-6-P GLUCOSA-6-FOSFATASA G LIBRE + Pi REGULACION DE LA GLUCOGENOLISIS a) REGULACION ALOSTERICA : AMP/ATP b) REGULACION HORMONAL: Intervienen 3 hormonas 1)INSULINA 2) GLUCAGON (Hepatocito) 3) ADRENALINA (Células musculares) GLUCOGENO FOSFORILASA • Es una enzima que se regula covalentemente • Es activa cuando está fosforilada • Es inactiva cuando está desfosforilada Regulacion covalente de la glucógeno fosforilasa • FOSFORILASA (b) (inactiva) FOSFORILASA (a) (activa) P 4 Pi ATP ADP FOSFORILASA QUINASA P P P GLUCÓGENO G-1-P Cuando y como se regula en HIGADO?? Cuando BAJAN los niveles de glucosa sanguínea (GLUCEMIA) • Se libera glucagón del páncreas • Se activa la adenilato ciclasa y en consecuencia la glucogenolisis. • Sobre glucosa 1-fosfato actúa una fosfatasa y se libera glucosa libre en sangre. Cuando AUMENTAN los niveles de glucosa sanguínea Se libera Insulina del páncreas Se estimula la actividad fosfatasa Se inhibe la glucógeno fosforilasa COMO SE REGULA EN MUSCULO?? • Cuando el músculo necesita una rápida provisión de energía (carrera, estados estrés emocional, agresión física) • Se libera ADRENALINA • Aumentan los niveles de AMPc • Se activa la enzima y se libera glucosa-1-fosfato Biosintesis de carbohidratos - Glucógeno-génesis - Gluconeogénesis Los procesos de biosíntesis nunca son la simple inversión de las correspondientes rutas catabólicas BIOSINTESIS DE GLUCOGENO GLUCOGENO-GENESIS Tiene lugar principalmente en los animales superiores. Proceso activo después de una ingesta rica en Hidratos de Carbono PRECURSORES: GLUCOSA LACTATO ALANINA GLU Glu-6-P Glu-1-P GLUCOGENOGENESIS • La biosíntesis de glucógeno está coordinada recíprocamente con la degradación . • Es una vía importante en hígado y músculo • La UDP-glucosa es el sustrato de la enzima glucógeno sintasa • Se inicia con glucosa-6-fosfato que se convierte en glucosa-1-fosfato por acción de una mutasa. Enzimas que intervienen en el proceso de sintesis de glucógeno o glucógeno-genesis Fosfoglucomutasa UDP-glucosa pirofosforilasa Glucogeno sintasa Enzima ramificante Fosfoglucomutasa: GLU-6-P GLU-1-P UDP-glucosa pirofosforilasa GLU-1-P + UTP UDP- GLU + PPi Glucógeno sintasa ó sintetasa UDP- GLU + Glucógeno (n) Glucógeno (n+ 1) + UDP Enzima ramificante : Amilo (1,4 1,6) glucosil transferasa Forma enlaces glicosídicos (1,6) para las ramificaciones de la molécula de glucógeno FORMACION DE UDP-Glucosa LUIS LELOIR (1906-1988), Premio Nobel en Química Año 1970, discípulo de Houssay Identificó el papel de UDP- Glu Glucosa Hexoquinasa UTP Glucosa-6-fosfato G-1-P uridiltransferasa Fosfoglucomutasa Glucosa-1-fosfato UDP UDP-Glucosa REACCION DE LA GLUCOGENO SINTASA Uridina n UDPglucosa Glucógeno (extremo no reductor) Uridina UDP Nuevo extremo no reductor Glucógeno sintasa Gasto Energético en la Glucógeno-génesis • Glucosa-6-P 1 ATP • Activación de glucosa (UDP + ATP = UTP + ADP) 1 UTP • Hidrólisis PP a 2 Pi (se rompe una unión de alta energía) Por la unión de una molécula de glucosa se gastan 2 ATP. Regulacion de la Glucógenogenesis Hay una regulación recíproca entre la glucogenogénesis y la glucogenolisis Glucogeno sintasa b CH2OCH2O- P P INACTIVA ó Menos activa Glucogeno sintasa a CH2OH CH2OH ACTIVA Regulación Hormonal de la GLUCÓGENO-GENESIS Glucógeno sintasa Hormonal (+) Insulina (-) Adrenalina ó Glucagón Alostérica (+) Glucosa-6-fosfato (-)Ca++ (-) Glucógeno La biosíntesis y degradación están coordinadamente reguladas GLUCOSA Fosforilación INACTIVA Fosforilación ACTIVA GLUCOSA-6-P GLUCOGENO n-1 UTP UDPG GLUCOGENO (n+1) GLUCOSA-1-P UDPGpirofosforilasa Glucógeno UDP sintetasa Enzima ramificante GLUCOGENO n+1 Enzima desramificante Glucógeno fosforilasa Pi GLUCONEOGENESIS • TIENE LUGAR PRINCIPALMENTE EN HIGADO • SE SINTETIZA GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES QUE NO SON HIDRATOS DE CARBONO. • PRECURSORES: • • • • • GLICEROL -CETOACIDOS LACTATO PIRUVATO ES UN PROCESO QUE CONSUME ENERGIA REACCIONES DE LA VIA GLUCONEOGENICA • TIENE TRES REACCIONES DIFERENTES A LA VIA GLICOLITICA • LAS TRES REACCIONES IRREVERSIBLES SON REVERTIDAS POR TRES ENZIMAS DIFERENTES: • PIRUVATO CARBOXILASA • FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA • FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA BIOSINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO PIRUVATO CARBOXILASA OXALACETATO + H+ PIRUVATO + CO2 + H2O (+) Acetil-CoA ENZIMA MITOCONDRIAL ATP ADP+ Pi FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA OXALACETATO GTP FOSFOENOLPIRUVATO + CO2 GDP ISOENZIMAS CITOSOLICA Y MITOCONDRIAL FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATO + H2O FRUCTOSA-6-FOSFATO + Pi ETAPAS DE LA GLUCONEOGENESIS Citosol GTP Malato Oxalacetato M x2 Fosfoenolpiruvato GLUCOSA 2-PGL Oxalacetato ATP MDH Malato GLU-6-P 3-PGL x2 ATP Piruvato Mitocondria FRU-6-P 1,3-BPGL P NADH FRU-1,6BP Piruvato x 2 GLI-3-P DHAF GASTO DE ENERGIA EN LA GLUCONEOGENESIS • (2) OXALACETATO 2 ATP • (2) FOSFOENOLPIRUVATO 2 GTP • (2) 1,3-BISFOSFOGLICERATO 2 ATP TOTAL: 4 ATP y 2 GTP por molécula de glucosa. GLUCOSA A PARTIR DE GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCOSA-6-FOSFATASA (Hígado y riñón) GLUCOSA-6-FOSFATO + H2O GLUCOSA + Pi REACCION IRREVERSIBLE ESTA ENZIMA NO SE ENCUENTRA EN MUSCULO REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS • Hormonal: Glucagón Activa la Gluconeogénesis a nivel de la FBFasa • Alostérica Piruvato carboxilasa Fructosa-1,6 bisfosfatasa (+) Acetil-CoA (-) AMP y ADP