metabolismo del glucogeno

1. Metabolismo del
glucógeno

2. Glucosa: suministro
• El organismo requiere
una fuente constante
de glucosa, necesaria
para órganos tan
delicados como el
cerebro y con pocas
mitocondrias co-mo
los hematíes.
• La glucosa es suminis-
trada por diversos sus-
tratos...
GLUCOSA
Disacáridos Monosacáridos
Aminoácidos Almidón
Glucógeno

3. Glucógeno
• Es la forma de almacenamiento de carbohidratos
en los tejidos animales.
• Corresponde del 6 al 10% del peso del hígado
(aprox. 70 a 100 g) y del 1 al 2% del peso del
músculo (aprox. 250 a 400g).
• Es un polímero de la alfa D glucosa, con
moléculas unidas por enlaces 1,4 y 1,6.
• El glucógeno muscular es fuente de glucosa para
este tejido, mientras que el glucógeno hepático
mantiene la glicemia.

4. Estructura del glucógeno
• El glucógeno se encuentra en el citosol de las células
(musculares, hepáticas, renales, etc.)
• En el músculo se almacena como pequeños gránulos
esféricos, llamados partículas beta con 60 000 residuos de
glucosa.
• El hígado tiene gránulos grandes como rosetas llamadas
partículas alfa, que son agregados de partículas beta.
• La estructura tiene una ramificación cada 10 moléculas
lineares. Las ramificaciones aumentan la velocidad de
recambio y la solubilidad del glucógeno.
• Cada molécula de glucógeno tiene una proteína llamada gli-
cogenina, unida covalentemente al carbohidrato.
• La cadena está formada por uniones glicosídicas alfa 1,4 y
la ramificaciones por uniones alfa 1,6.

5. Cómo se mantiene la
glicemia...?
• La ingesta dietética es esporádica y no siempre
suficiente, luego el organismo debe suplementar la
glicemia a partir del glucógeno.
8:00h 12:00h 16:00h 20:00h 24:00h 4:00h 8:00h
Contenido de glucógeno del hígado durante el día

6. Localización del glucógeno
• Dos son los órganos más ricos en glucógeno: músculo e
hígado.
• El glucógeno hepático es el 6 a 10% del peso fresco y hace un
total de 100g aprox.
• El glucógeno muscular es de 1 a 2% y hace un total de 400g.
• Una molécula de glucógeno tiene un PM de 108
.
Posprandial Ayuno

7. Estructura del glucógeno
• Está formado por múl-
tiples moléculas de al-
fa D-glucosa unidas
por enlaces glicosídi-
cos del tipo 1,4 para
formar cadenas linea-
res y, lue-go de 8 a 10
residuos lineales una
ramificación mediante
un enlace 1,6.
Enlace glucosídico 1,4 y 1,6

8. Fosforilación de la glucosa
• Reacción irreversible, que impide el regreso de la
glucosa por gradiente.
• Catalizada por: Hexoquinasa o Glucoquinasa.
• La hexoquinasa es inhibida por glucosa 6-P que a su
vez se acumula por una alta relación ATP/ADP.
• Enzima de bajo Km y baja Vmax, por lo que tiene
gran afinidad pero pobre capacidad de metabolizar.
• La glucoquinasa es fundamental en el hígado, tiene
alta Km por lo que sólo actua a altas concentraciones
de glucosa y tiene alta Vmax por lo que su capacidad
de metabolizar es también alta.

9. Hexoquinasa vs.
glucoquinasa
Hexoquinasa Glucoquinasa
Tejido todos hígado
Km bajo alto
Vmax baja alta
Especificidad varias hexosas D-glucosa
Inhibición por G6P si no

10. Síntesis de
glucógeno
• La glucosa 6P se
convierte en glucosa 1P
por una mutasa.
• La glucosa 1,6 difosfato
es un intermediario de la
reacción.
• La glucosa 1P reacciona
con la UTP para formar
UDP-glucosa.
• La hidrólisis del pirofos-
fato resultante por una
pirofosfatasa garantiza la
continuidad de la
reacción.
Glucosa
ATP
ADP
Hexoquinasa
Glucosa 6P
Fosfoglucomutasa
Glucosa 1P
Glucosa 1P
uridiltransferasa
UTP
pi
H
H
CH2OH
H
H
H
OH
OH
O
OH
O-P-O-P-O-CH2
O O
OH OH
H H H H
OH OH
O
O
NH
N
O
UDP-glucosa
UDP
Glucógeno
sintetasa
(Glucosa)n
(Glucosa)n+1

11. Glucógeno:alargamiento de la
cadena...
• Requiere la tranferencia de una glucosa del UDP-
glucosa, al extremo no reductor de la cadena.
• La enzima responsable de formar los enlaces
glicosídicos es la glucógeno sintetasa o glucosil
transferasa.
• La UDP resultante de la actividad de la sintetasa
regenera UTP gracias a la enzima nucleósido
difosfoquinasa.
• UDP + ATP --------------UTP + ADP

12. Glucógeno: elongación y ramificación
sintetasa ramificante

13. Glucógeno: formación de
ramificaciones...
• El glucógeno tiene
ramificaciones cada 8 unidades
lineares de gluco-sa.
• Se produce gracias a la
actividad de la enzima
ramificante o glu-cosil 4,6
transferasa o amilo 1,4, 1,6
transglicosilasa.
• Dicha enzima transfiere 5 a 8
unidades de glucosa,
rompiendo un enlace 1,4 y
creando un enlace 1,6.
• La ramificación incrementa la
solu-bilidad del glucógeno y
acelera el proceso de síntesis y
degradación
7UDP
glucosa
7UDP
glucógeno
sintetasa
Enzima
ramificante

14. Glicogenina
• Polipéptido de 332
a-minoácidos con
una tirosina
terminal.
• Ella se une a 8 glu-
cosas expontánea-
mente y sirve de i-
nicio a la actividad
de la sintetasa.
Tyr-OH
Glicogenina
Tyr-O-(glucosa)8
Tyr-O--
Glicosilación
expontánea
8 UDP-glucosa
8 UDP
Glicogenina primaria
(Glucosa) n α –
1,4- y α 1,6
Glucógeno sintetasa
Enzima ramificante
nUDP-glucosa
nUDP
Complejo Glucogenina-Glucógeno

15. Degradación del glucógeno
• La más importante
enzi-ma involucrada es
la glu-cógeno
fosforilasa.
• Ella rompe los enlaces
alfa 1,4 por simple
fosforilación.
• Es una
hexoglucosidasa y
actúa secuencialmente
hasta que quedan
cuatro unidades antes
de la ramificación
.Dextrina limitante.
(Glucosa) n
Glucosa 1 P
Glucosa 6 P
Glucógeno fosforilasa
Fosfoglucomutasa
Glucosa
6 fosfotasa
(en el hígado)
Glucosa
Glicólisis
P1
Piruvato
Piruvato
dehidrogenasa
Acetil CoA
CO2 y H2O
Lactato
Lactato
deshidrogenasa
CO2
P 1

16. Desramificación
• La enzima desramificante es la combinación de la
glucosil 4,4 transferasa, que rompe tres glucosas de la
ramificación y la anexa a un extremo para que actúe la
fosforilasa y la amilo 1,6 glucosidasa que libera la única
glucosa libre.
• 1 a 3% es liberado por la maltasa ácida . Enf. Pompe
Glucógeno
fosforilasa(6) Pi
(6)glucosa P
Enzima desramificante
H2O
glucosa
Enzima desramificante
transferasa

17. Glucogénesis-glucogenolisis
Glucosa 1P
Glucosa 6P
Glucosa
Glucosa 6
Fosfatasa Glucoquinasa
(ATP+Mg)(H2O)
Glucógeno sintetasa +
Enz.ramificante
Fosforilasa+
Glucano transferasa
Enz.desramificante
Glucógeno
UTP
2Pi
UDPglucosa
UDP
Transportadores:
Hígado:GLUT2
Músculo:GLUT4

18. Papel del
AMPc en el
hígado
Receptor
glucagon
Adenil
ciclase
Epinefrina
Receptor
Β adrenérgi
co
+ +G G
ATP AMPcATP AMPc
GlucógenoGlucógeno
Glucosa1P
Glucosa 6P
Glucosa
Piruvato
Grasa
+
-
-

19. Regulación de la fosforilasa
• La fosforilasa existe bajo dos formas, activa o fosforilada e
inactiva o defosforilada
• Por lo tanto aquellas hormonas que estimulan la presencia
de AMPc y por lo tanto activan a la proteín quinasa activan
a la fosforilasa quinasa y esta a la fosforilasa de glucógeno.
Y la insulina que activa a la proteín fosfatasa inactiva a la
fosforilasa del glucógeno.
Glucagon Epinefrina+
ATP AMPc
Fosforilasa quinasa
inactiva
Fosforilasa quinasa
activa
Glucógeno fosforil.
inactiva
Glucógeno fosforil.
activa
Fosfatasa
Insulina +

20. Regulación de la glucógeno sintetasa
• La glucógeno sintetasa es inactivada por la proteín
quinasa, que a su vez es activada por la presencia de
AMPc, segundo mensajero del glucagon o epinefrina
• La glucógeno sintetasa es activada por la proteín fosfatasa,
activada a su vez por la insulina.
Glucagon Epinefrina+
ATP AMPc
+
Sintetasa
activa
Sintetasa
inactiva
Insulina
+
Protein quinasa
Protein fosfatasa

21. GlicemiaGlicemia
 La glucosa sanguínea varía entre 40 y 140 mg/dl
durante el día, dependiendo del balance entre ingresos
(alimentos) y gasto por trabajo (físico o el del propio
del organismo).
 Cuando se valora tras 8 horas nocturnas de ayuno
varía entre 60 y 110 mg/dl.
 Los procedimientos de medida son corrientemente
enzimáticos (glucosa oxidasa).

22. Glicem
ia
Glicem
ia
Glicólisis
C.Krebs
V.pentosas
Glucógeno
Glicemia : su relación

23. Gluconeogénesis
• Es la síntesis de glucosa a partir de grasas o proteínas.
• Por principio, gluconeogénesis y glicólisis son vías
opuestas en el metabolísmo.
• Existen en la glicólisis tres etapas que por su desnivel
energético deben sobrepasarse mediante
procedimientos alternos.
• La gluconeogénesis usa cuatro reacciones diferentes
para sobrepasar esas tres etapas.

24. Glicólisis y gluconeogénesis
• Hígado y riñón tienen todas las
enzimas de la gluconeogénesis, pero
80% se realiza en el hígado.
• La 1ra. etapa se realiza en la
mitocondria, transformando piruvato en
oxalacetato.
• Las siguientes en el citosol y la última
en el retículo endoplasma
• Para una mol de glucosa se requiere 4
ATP y 2 GTP y NADH
Glucosa
Glucosa 6P
Fructosa 6P
Fructosa 1,6 PP
2 x Gliceraldehido 3P
1,3 Difosfoglicerato
Fosfoenolpi-
ruvato
ATP Pi
ATP Pi
Piruvato
oxalacetato
ATPGTP
ATP
3 P Glicerato

25. De dónde provienen los precursores
de la gluconeogénesis?
• Del tejido adiposo, el glicerol
(Glicerol fosfato-DHAP-glu-
cosa) de los triglicéridos.
• Del tejido muscular y los he-
matíes, el ácido láctico (áci-
do láctico-piruvato-glucosa).
• De la proteína muscular, la
ala-nina que se transamina a
piru-vato.
• Otros aminoácidos, llamados
glucogenéticos.
Glucosa
PEP
Oxalacetato Alfa cetoglutarato
Succinil
CoA
Fumarato
aminoá
cidos
aminoá
cidos
amino
ácidos

26. Enzimas de la gluconeogénesis
• Piruvato carboxilasa, enzima que transporta al grupo
carboxilo, mediada por la biotina
• Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa: fuera de la mitocondria
trans-forma al oxalacetato en fosfoenolpirúvico. Requiere de
GTP.
• Fructosa difosfatasa: enzima citosólica
PiADPoOxalacetatATPHCOPiruvato
Biotina
++⇒++ 3
2COGDPiruvatoFosfoenolpGTPoOxalacetat ++⇒+
PiPFOHPPFructosa +⇒+ 66,1 2

27. Glucosa 6 fosfatasa
• Esta reacción sobrepasa la catalizada por la hexoquinasa o la
glucoquinasa.
• La enzima está localizada en el retículo endoplasma y tiene cinco
subunidades.
G6P
G6P Glucosa+Pi
Luz del retículo
endoplasma
Citosol
T1 T2 T3
G6Fos.asa
Pro.Regula
con Ca++