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METABOLISMO DEL GLUCOGENO
BIOSINTESIS
DEGRADACION
GLUCOGENO-GENESIS
GLUCOGENO-LISIS
La síntesis y degradación de glucógeno están
cuidadosamente reguladas 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)
Esquema de un gránulo de glucógeno
Agregados complejos de
glucógeno, enzimas
necesarias para la
síntesis y degradación de
glucógeno y los
mecanismos necesarios
para regularlas.
Glucógeno fosforilasa
(dímero)
SINTESIS DE
GLUCÓGENO
DEGRADACIÓN DE
GLUCÓGENO
PROCESO
REGULADO PARA
CUBRIR LAS
NECESIDADES
METABÓLICAS
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
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
 Fosforilasa “degradación limitada”: 5 residuos de
una rama y 3 de la otra, antes del punto de
ramificación.
 Enlaces (1,6) no susceptibles a fosforilasa
(1,6)
Enzima desramificante:
Actividad transferasa: traslada un bloque de 3 residuos desde
una rama a la otra
Actividad glucosidasa: enlaces (1,6).
FORMACIÓN DE G-6-P
GLU-1-P  FOSFOGLUCOMUTASA GLU-6-P
FORMACIÓN DE GLUCOSA LIBRE
G-6-P  GLUCOSA-6-FOSFATASA Glucosa LIBRE + Pi
Hígado, riñón
REGULACION DE LA GLUCOGENOLISIS
a) REGULACION ALOSTERICA : AMP/ATP
b) REGULACION HORMONAL: Intervienen 3
hormonas
1)INSULINA
2) GLUCAGON (Hepatocito)
3) ADRENALINA (Células musculares)
Hormona
(primer
mensajero)
Regulación
hormonal
Espacio extracelular
Transductor
(Proteína G)
Fosfodiesterasa
Efector
(Adenilato
ciclasa)
AMPc
(segundo
mensajero)
Teofilina
Cafeina
Proteína
quinasa A
(inactiva)
Efecto activador
Efecto inhibidor
Respuesta
Metabólica
Proteína
quinasa A
(activa)
Fosforilación de
la proteína
blanco
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
Adrenalina (músculo)
Glucagón (hígado)
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
Músculo
Hígado
Regulación por Insulina
Luego de una comida
Glucemia
PANCREAS
Fosforilasa
fosfatasa
Insulina
Biosíntesis de Glucógeno
El exceso de glucosa es convertido en formas poliméricas (reserva)
Glucogenogénesis
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
GLU
Glu-6-P
LACTATO
ALANINA
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
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
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
glucogenina
glucogenina
La síntesis de
glucógeno
requiere de
glucógeno
preexistente.
Si no hay
moléculas de
glucógeno, se
necesita una
proteína:
GLUCOGENINA
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.
Regulación de la Glucogenogénesis
Hay una regulación recíproca entre la
glucogenogénesis y la glucogenolisis
Glucogeno
sintasa b
Glucogeno
sintasa a
CH2OCH2O-
P
P
INACTIVA
ó Menos activa
CH2OH
CH2OH
ACTIVA
Regulación 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
sintasa
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