Volver a Bioquímica y Biología Molecular
TEMA 17. Metabolismo del glucógeno.
Importancia y función del glucógeno. Degradación del glucógeno:
glucógeno fosforilasa, enzima desramificante. Biosíntesis del glucógeno:
glucógeno sintasa, enzima ramificante. Regulación hormonal y alostérica.
Regulación diferencial en tejido muscular y hepático. Control coordinado
de la síntesis y degradación del glucógeno. Algunos transtornos del
metabolismo glucídico.
BIOQUÍMICA-1º de Medicina
Departamento de Biología Molecular
M. Dolores Delgado
TEMA 17
2
IMPORTANCIA Y FUNCIÓN DEL GLUCÓGENO
• Forma de almacenamiento de glucosa fácilmente movilizable
• El exceso de glucosa de la dieta se almacena como glucógeno. Se moviliza
cuando surge una necesidad: actividad muscular, entre comidas (reserva
energética 12 - 24 h)
• Se encuentra en el citosol: gránulos de 10-40nm. Contiene las enzimas para
su degradación y biosíntesis y las enzimas reguladoras.
• Lugares principales de almacenamiento: hígado y músculo esquelético
• Funciones diferentes: regular el nivel de Glucosa en sangre (hígado) y
suministrar glucosa para la actividad muscular vigorosa (músculo)
• Existen defectos enzimáticos congénitos que alteran el metabolismo del
glucógeno: enfermedades de almacenamiento del glucógeno
TEMA 17
3
Gránulos de
glucógeno
EL CONTENIDO DE GLUCÓGENO DEL HÍGADO
VARÍA A LO LARGO DEL DÍA
TEMA 17
4
FUNCIONES DEL GLUCÓGENO EN HÍGADO Y MÚSCULO
ATP
CO
2
Glucosa-6-P
Glucosa-1-P
GLUCÓGENO
GLUCOLISIS
Lactato
MÚSCULO
Glucosa en
sangre
Gluconeogénesis
Glucosa-6-P Glucosa-6-
fosfatasa
Glucosa-1-P
GLUCÓGENO
HIGADO
Glucosa
TEMA 17
5
Mantenimiento de la concentración
de glucosa en sangre
Utilizado como combustible para
cualquier tejido: el hígado contiene
glucosa-6-fosfatasa que desfosforila
la Glu y permite que salga a sangre.
Aprox. 10% del peso del hígado.
Sólo duran 12-24 h durante el ayuno
El glucagón y la adrenalina
estimulan la glucogenolisis.
La insulina estimula la síntesis
Combustible de reserva para la
contracción muscular
Ninguna, el músculo carece de
glucosa- 6- fosfatasa y la glucosa-6-P
no puede abandonarlo.
Aprox. 1-2% del peso del músculo
(pero tenemos mucha más masa
muscular, por lo que hay el doble de
glucógeno que en el hígado)
La adrenalina estimula la
glucogenolisis
La insulina estimula la síntesis
GLUCÓGENO HEPÁTICO GLUCÓGENO MUSCULAR
Función
principal
Otras
Funciones
Depósitos
Control
hormonal
COMPARACIÓN DE LAS FUNCIONES DEL
GLUCÓGENO HEPÁTICO Y MUSCULAR
TEMA 17
6
DEGRADACIÓN Y BIOSÍNTESIS DEL
GLUCÓGENO
Glucosa
Glucosa
Glucosa-6-P
Glucosa-1-P
GLUCÓGENO
UDP-Glucosa
UTP
Glucógeno
fosforilasa
+
Enzima
desramificante
Pi
Fosfoglucomutasa
Glucosa-6-
fosfatasa
Hexoquinasa
ATP
Pi
Glucógeno
sintasa
+
Enzima
ramificante
UDP-glucosa
pirofosforilasa
Glucolisis,
otras vías
OJO, solo
en hígado
Glucoquinasa
hígado
músculo
Glucogenolisis Glucogenogénesis
TEMA 17
7
Estructura del Glucógeno
(α 1 6)
(α 1 4)
TEMA 17
8
HIDROLISIS Y FOSFOROLISIS
H
2
O
OH
H
O
+
HIDROLISIS: Digestión de polisacáridos y disacáridos
FOSFOROLISIS: Movilización del glucógeno intracelular
O
H
O
+
Pi
P
TEMA 17
9
GLUCOGENOLISIS
Enlace
(
α 1 6)
Glucógeno
Pi
Glucógeno
fosforilasa
Glucosa-1-P
Enzima
desramificador
2. ACTIVIDAD
TRANSFERASA
Enzima
desramificador
3. ACTIVIDAD
DESRAMIFICANTE
1. FOSFOROLISIS
Glucosa-6-P
4. fosfogluco
mutasa
Polímero (α1 4) sin ramificaciones,
sustrato para la acción posterior de la
fosforilasa
“Lehninger Principios de
Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2006.
TEMA 17
10
Generalidades:
•Las enzimas reguladoras catalizan reacciones irreversibles
•Las primeras reacciones de la ruta metabólica suelen estar reguladas
• Las isoenzimas específicas de tejido permiten regulación diferencial en los
distintos órganos
•Las enzimas reguladoras catalizan etapas limitantes de la ruta
•Muchas rutas tienen regulación por retroalimentación (inhibición por
producto final)
•La regulación hormonal integra las rutas en los distintos tejidos
•Las hormonas regulan el metabolismo por
• cambios en el estado de fosforilación de las enzimas
• o cambios en la regulación genética (inducción o represión génica)
Objetivos:
•Que la velocidad de la vía esté adaptada a las necesidades de la célula
•Que las vías de síntesis y degradación no estén activas a la vez
Mecanismos:
•Enzimas alostéricos (segundos o menos)
•Regulación hormonal (segundos a minutos)
•Regulación genética (horas)
REGULACIÓN DE LAS RUTAS METABÓLICAS
TEMA 17
11
GLUCÓGENO FOSFORILASA
Ser-14
Ser-14
"Biochemistry" 2nd ed.
Garrett, R.H. and Grisham,
C.M. Saunders College
Publishing. 1999.
Proteína no fosforilada
Proteína fosforilada
Ser-OH
Ser
ADP
ATP
H
2
O
Pi
quinasa
fosfatasa
Modificación covalente
reversible:
fosforilación/desfosforilación
TEMA 17
12
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA (I)
A) MÚSCULO. Objetivo: producción de ATP vía glucolisis
A ) REGULACIÓN POR MODIFICACIÓN COVALENTE
C ) REGULACIÓN ALOSTÉRICA
AMP
AMP
AMP = ACTIVADOR ALOSTÉRICO
ATP = INHIBIDOR ALOSTÉRICO
2 AMP
2 AMP
Forma b (poco activa)
Forma b activa)
2 ADP
Fosforilasa b
quinasa
2 ATP
p
p
Forma a (activa)
Forma b (poco activa)
2 Pi
Fosforilasa a
fosfatasa
B ) REGULACIÓN HORMONAL
ADRENALINA Cascada de fosforilaciones
Forma a (activa)
TEMA 17
13
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA (II)
B) HÍGADO. Objetivo: mantener la [glucosa] constante en sangre
A ) REGULACIÓN POR MODIFICACIÓN
COVALENTE
IGUAL QUE EN EL MÚSCULO
GLUCAGÓN Cascada de fosforilaciones
B ) REGULACIÓN HORMONAL
Forma a (activa)
GLUCOSA = INHIBIDOR ALOSTÉRICO
2 Pi
C ) REGULACIÓN ALOSTÉRICA
p
p
Forma a
(activa)
GLU
GLU
p
p
Forma b (poco
activa)
GLU
GLU
2 GLU
fosfatasa
p
p
Forma a (activa)
Forma b (poco activa)
2 Pi
Fosforilasa a
fosfatasa
2 ADP
Fosforilasa b
quinasa
2 ATP
TEMA 17
14
AC
Glucógeno
fosforilasa b
Glucógeno
fosforilasa a
P
ATP
CC
PKA
ADRENALINA
(músculo e
hígado)
GLUCACÓN
(solo en
hígado)
CC
PKA
Glucógeno
sintasa
P
Glucógeno
sintasa
ATP
GLUCOGENOGENESIS
GLUCÓGENO GLUCOSA-1-P
GLUCOGENOLISIS
ATP
fosforilasa
quinasa
P
fosforilasa
quinasa
ACCIÓN DE LA ADRENALINA Y EL GLUCAGÓN SOBRE EL METABOLISMO
DEL GLUCÓGENO
cAMP
ATP
PKA
C
C
R
R
Adenilato ciclasa
cAMP
1x
10x
100x
1000x
10000x
TEMA 17
15
DEGRADACIÓN Y BIOSÍNTESIS DEL
GLUCÓGENO
Glucosa
Glucosa
Glucosa-6-P
Glucosa-1-P
GLUCÓGENO
UDP-Glucosa
UTP
Glucógeno
fosforilasa
+
Enzima
desramificante
Pi
Fosfoglucomutasa
Glucosa-6-
fosfatasa
Hexoquinasa
ATP
Pi
Glucógeno
sintasa
+
Enzima
ramificante
UDP-glucosa
pirofosforilasa
Glucolisis,
otras vías
OJO, solo
en hígado
Glucoquinasa
hígado
músculo
Glucogenolisis Glucogenogénesis
TEMA 17
16
Biosíntesis del glucógeno
Glucosa-6-P
UDP-Glucosa
UDP-Glucosa-
pirofosforilasa
Glucosa-1-P
fosfoglucomutasa
UTP
PPi
2Pi
pirofosfatasa
1. INICIACIÓN
UDP
(Glucosa)
n
(Glucosa)
n+1
Glucógeno
sintasa
2. ELONGACIÓN
Enzima ramificante
(glucosiltransferasa)
GLUCÓGENO
3. RAMIFICACIÓN
Glucosa
(dieta)
Gluconeogénesis
HK, GK
ΔGº’= -25kJ/mol
TEMA 17
17
Glucógeno sintasa
UDP-glucosa
Glucógeno
sintasa
a
Glucógeno
(n+1)
Glucógeno (n)
“Lehninger Principios de
Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2006.
TEMA 17
18
Enzima ramificante
Enzima
ramificante
7 resíduos de Glu
“Lehninger Principios de
Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2006.
TEMA 17
19
AC
ATP
cAMP
PKA
C
C
R
R
CC
ATP
fosforilasa
quinasa
P
Glucógeno
fosforilasa b
Glucógeno
fosforilasa a
P
ATP
GLUCÓGENO GLUCOSA-1-P
PKA
ADRENALINA
(músculo e
hígado)
CC
PKA
Glucógeno
sintasa
P
Glucógeno
sintasa
ATP
GLUCACÓN
(solo en
hígado)
Adenilato ciclasa
GLUCOGENOGENESIS
GLUCOGENOLISIS
fosforilasa
quinasa
ACCIÓN DE LA ADRENALINA Y EL GLUCAGÓN SOBRE EL
METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
cAMP
TEMA 17
20
ALGUNOS EFECTOS DE LA INSULINA
1. Estimulación por insulina de la captación
de glucosa (músculo, adipocitos)
GLUT4
2. Insulina activa la glucógeno sintasa
via PKB---GSK3, ver temas 29 y 30
“Lehninger Principios de
Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2006.
TEMA 17
21
INSULINA, GLUCAGÓN Y ADRENALINA en el metabolismo glucídico
GLUCOSA
GLUCAGÓN
Movilización de combustibles en
respuesta a baja [GLU] en sangre
ADRENALINA
Movilización de combustibles en
respuesta a estrés o emergencia
INSULINA
Anabolizante en respuesta a
alta [GLU] en sangre
EFECTOS:
•Glucogeno
lisis
INSULINAADRENALINAGLUCAGÓN
Células pancreáticas α Médula adrenal Células pancreáticas β
FUENTE
DIANA Hígado
Músculo>
Hígado
Músculo,
Hígado,adipoc
.
•Síntesis de
glucógeno
•Fructosa
2,6-BP
•gluconeo
génesis
TEMA 17
22
TEMA 17
23
Principales enfermedades de depósito del glucógeno
Fundamentos
de Bioquímica
Metabólica
TEMA 17
24
INTOLERANCIA A LA LACTOSA
GALACTOSEMIA
Déficit de Lactasa: Lactosa Glu + Gal
Déficit de enzimas del metabolismo de la galactosa (uridil
transferasa, galactoquinasa, UDP-Glucosa epimerasa)
TEMA 17
25
FIN DEL METABOLISMO DEL GLUC
FIN DEL METABOLISMO DEL GLUC
Ó
Ó
GENO
GENO
Tema17-Glucogeno08-09.pdf
browser_emoji Estamos procesando este archivo...
browser_emoji Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.
Descargar
. . . . .