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METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
IV: METABOLISMO DEL GLUCÓGENO.
Polímero de glucosa.
Almacenamiento de hidratos de carbono.
Glucogenólisis (catabolismo)/Glucogenogénesis (anabolismo).
Los depósitos más importantes de glucógeno en el cuerpo están en
el higado, este reservorio es la primera prioridad para su utilización a
corto plazo.
Los depósitos en el músculo establecen una reserva para
situaciones de estrés (lucha o huida) o ayuno prolongado.
1.- GLUCOGENÓLISIS:
Lisis del glucógeno que dará como producto:
GLUCOSA.
Glucógeno → (GLUCÓGENO
FOSFORILASA)→Glucosa 1-Fosfato →
(FOSFOGLUCOMUTASA)→ Glucosa 6-
Fosfato.
La Glu-6-P puede tomar los siguientes
caminos:
- Glucólisis (Músculo y cerebro).
- Formación de glucosa libre (Hígado, va a
sangre por GLUT-2. En ayuno y
ejercicio).
- Vía de las pentosas (Tejidos que
necesitan ácidos grasos).
En el extremo no reductor de la glucosa que
forma la cadena de glucógeno, la
GLUCÓGENO FOSFORILASA libera una
molécula de glucosa a partir del glucógeno. La liberación se va realizando de una glucosa por vez. Esta enzima
utiliza fosfato inorgánico para degradar el glucógeno, por eso la glucosa que es liberada se encuentra fosforilada
como Glucosa-1-fosfato.
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En el momento en que se llega a cuatro glucosas de
una ramificación, la glucógeno fosforilasa no puede
continuar actuando. Es aquí donde actúa la
ENZIMA
DESRAMIFICANTE,
la cual cumple dos funciones:
- Actividad transferasa: Después de que la enz. Glucógeno
fosforilaza liberó las ocho glucosas del extremo (color
rosado), la enz. desramificante toma las tres glucosas que
quedan de la ramificación (color celeste) y las transfiere a
la cadena más larga. Posterior a eso queda solo una
molécula de glucosa en la ramificación (color verde).
-
Actividad α-1,6-glucosidasa: Corta la unión α-1,6 de
la última glucosa que queda en la ramificación.
Si hubiese una deficiencia en la enzima
desramificante, la glucógeno fosforilasa solo podría
actuar hasta que encuentre una ramificación. Lo que traería como consecuencia que se acumulen moléculas de
glucógeno con muchas ramificaciones y de cadenas cortas.
- Deficiencia en músculo: Baja capacidad muscular al momento de la actividad física, debido a que no hay
liberación de glucósa para la síntesis de ATP.
- Deficiencia en hígado: En una situación de ayuno no es posible mantener un nivel de glucemia apto para la
actividad tisular.
A pesar de que la enzima desramificante no es una enzima regulatoria, su deficiencia o actividad disminuida
puede acarrear problemas que afecten el correcto funcionamiento de los tejidos.
Aproximadamente, cada vez que se liberan 9 moléculas de glucosa-1-fosfato, se libera también una molécula de
glucosa libre.
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA:
REGULACIÓN COVALENTE:
La enzima
GLUCÓGENO FOSFORILASA existe en dos formas:
- Forma A, FOSFORILADA: Más activa. Fosforilada por la fosforilasa quinasa.
- Forma B, DESFOSFORILADA: Inhibida. Defosforilada por la fosfo-proteína fosfatasa 1 (La misma que defosforila
a la enzima bifuncional de la glucólisis).
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REGULACIÓN ALOSTÉRICA:
-
FORMA A: Es inhibida por Glucosa-6-P y ATP. Forma tensa.
- FORMA B: Especialmente en músculo en actividad. Es activada por AMP (Baja de la carga energética del tejido). Forma
relajada.
REGULACIÓN HORMONAL (a largo plazo):
- ACTIVACIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS: Mediada por
ADRENALINA y GLUCAGÓN (en ayuno o actividad física).
Los cuales actúan en la superficie celular e inducen al
aumento de los niveles de AMPc intracelular. Estos
segundos mensajeros activan LA PROTEÍNA-QUINASA A la
cual ACTIVA LA FOSFORILASA QUINASA.
No olvidar que el glucagón actúa en el hígado, el músculo
no tiene receptores para glucagón.
-
INHIBICIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS: Mediada por la INSULINA (en periodo posprandial) que activa la
PROTEÍNA FOSFATASA 1 la cual DESACTIVA LA FOSFORILASA QUINASA.
ADRENALINA→RECEPTOR β-ADRENÉRGICO EN MP→ACTIVACIÓN PROTEÍNA G→SUBUNIDAD α ACTIVA→ACTIVACIÓN
ADENILATO CICLASA→SÍNTESIS DE AMPc→AMPc activa a la PROTEÍNA QUINASA A (PKA)→FOSFORILACIÓN
GLUCÓGENO FOSFORILASA QUINASA
→FOSFORILACIÓN GLUCÓGENO FOSFORILASA→ACTIVACIÓN GLUCÓGENO
FOSFORILASA, FORMA A→CATABOLISMO GLUCÓGENO EN LA CADENA LINEAL MÁS LARGA→LIBERACIÓN GLUCOSA-1-
FOSFATO.
La glucosa libre en hígado FAVORECE LA
DEFOSFORILACIÓN, por ende, la inhibición de la
glucógeno fosforilasa. Esto debido a que la
glucosa libre se une a la enzima y expone el
fosfato para que venga la fosfatasa y lo corte,
por ende queda defosforilada = inactiva.
LA GLUCOSA LIBRE ESTÁ EN EL HÍGADO, NO EN
EL MÚSCULO.
No olvidar que la FOSFORILASA QUINASA (la enzima que fosforila a la glucógeno fosforilasa) es activada por la PKA. La PKA
se encuentra activa (y capaz de fosforilar a la fosforilasa quinasa) cuando hay aumento en la concentración de AMPc dentro
de la célula. Cuando está parcialmente activa, una subunidad con función calmodulina se une a Calcio, lo que hace que la
fosforilasa quinasa esté totalmente activa. No hay que olvidar que el Ca
2+
aumenta en el músculo durante la actividad física.
Por lo tanto se puede inferir que los procesos de aumento de calcio y de aumento de la glucogenólisis están acoplados. Así
aumenta la disponibilidad de glucosa y por ende, de energía, para llevar a cabo las demandas fisiológicas.
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REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA:
1. La GLUCÓGENO FOSFORILASA B está desfosforilada, por lo tanto, menos activa. Puede ser activada por la baja
de la carga energética del músculo en ejercicio, lo cual aumenta la concentración de AMP en el miocito.
Es importante recordar que la defosforilación de la GFA se produce gracias a la acción de la
PROTEÍNA
FOSFATASA 1 (PP1). Esta PP1 es estimulada por la INSULINA, e inhibida por la PKA.
2. La GLUCÓGENO FOSFORILASA A está forforilada, por lo tanto, más activa. Fue fosforilada por la FOSFORILASA
QUINASA.
Esta GF puede ser inhibida por la G-6-P y ATP.
REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA FOSFORILASA QUINASA:
1. La
FOSFORILASA QUINASA está activa cuando está fosforilada. Esta fosforilación está a cargo de la PROTEÍNA
QUINASA A. Y esta PKA es activada cuando es estimulada por el AMPc o Calcio.
2. La FOSFORILASA QUINASA está inactiva cuando está desfosforilada. Esta defosforilación está a cargo de la
PROTEÍNA FOSFATASA 1 (PP1). Esta PP1 es estimulada por la INSULINA, e inhibida por la PKA.
La enzima que degrada el AMPc es la FOSFODIESTERASA. La cual tiene como función convertir el AMPc en AMP,
esto contribuye a que se active la PP1.
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2.- GLUCOGENOGÉNESIS:
Síntesis de glucógeno a partir de glucosa. También es necesario el
ATP, debido a que es un preceso anabólico.
Se produce en periódo posprandial cuando la glicemia es alta, por
lo que es necesario utilizar el exceso de glucosa en sangre a través
de la síntesis de glucógeno. La hormona que estimula este
proceso es la INSULINA, la cual activa a la glucoquinasa y
hexoquinasa
La activación de la glucosa es la siguiente: GLUCOSA→GLUCOSA-
6-P→GLUCOSA-1-P→UDP-GLUCOSA.
La GLUCOGENINA es una proteína que inicia la síntesis de nuevas
cadenas glucógeno. Esta proteína tiene un residuo de tirosina con
un grupo OH. A ese hidroxilo se unirá la primera glucosa. La
misma proteína cataliza las uniones entre las primeras glucosas =
Llega otra UDP-GLUCOSA, la proteína le quita el UDP y realiza la
unión α 1→4 glucosídica.
Esta glucogenina SIEMPRE QUEDA UNIDA AL GLUCÓGENO QUE UNIÓ.
Esa molécula de glucógeno posteriormente es elongada (sintetizada) por la GLUCÓGENO SINTASA. Esta enzima
regula la síntesis de glucógeno. En una cadena de glucógeno esta enzima va agregando en su extremo UDP-
GLUCOSA; la nueva glucosa se une con su carbono 1 al carbono 4 de la glucosa presente en la cadena.
Durante el
período posprandial, no es
que se sintetice nuevo glucógeno a
partir de la GLUCOGENINA, es que la
glucosa sintasa agrega moléculas de
glucosa a la cadena ya existente.
Durante
ayuno o actividad física, la
molécula de glucógeno es cortada para
obtener glucosa.
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Se tiene una cadena lineal de glucógeno, y a
cuatro residuos de glucosa, la ENZIMA RAMIFICANTE
corta ese complejo de cuatro glucosas y las une desde
el carbono 1 de la primera glucosa de ese complejo al
carbono 6 de una cadena de glucógeno pre-existente.
Por lo tanto, se forma una unión α 1→6.
Si hubiera una deficiencia en esta enzima, las
cadenas de glucógeno serían lineales, por lo tanto
tendríamos menos capacidad de almacenar
glucógeno. Además, la existencia de esas largas
cadenas lineales haría que en
ayuno, habrían menos
cadenas donde pueda actuar la GLUCÓGENO
FOSFORILASA, porque habrían menos ramificaciones.
Esto podría conducir a un
HIPOGLUCEMIA.
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO SINTASA (ENZIMA REGULATORIA DEL PROCESO):
REGULACIÓN COVALENTE:
La enzima GLUCÓGENO SINTASA existe en dos formas:
- Forma A, DESFOSFORILADA: Más activa. Periódo posprandial. Defosforilada por la PP1→Enz. Activada por insulina.
- Forma B, FOSFORILADA: Inactiva. Ayuno y actividad física. Fosforilada por: PKA, PKC, PK dependiente de calmodulina.
REGULACIÓN ALOSTÉRICA:
- Forma A, DESFOSFORILADA: Es inhibida por glucógeno.
- Forma B, FOSFORILADA: Es actividada por Glucosa-6-P.
REGULACIÓN HORMONAL:
La glucogenogénesis es:
ACTIVADA POR INSULINA. Tanto en hígado como en músculo; porque activa a la PP1 la cual defosforila a la glucógeno
sintasa, y por ende, la activa.
INHIBIDA POR GLUCAGÓN en hígado, debido al aumento de AMPc, el cual activa la PKA y fosforila a la glucógeno
sintasa, por ende, la desactiva.
Y por
ADRENALINA en hígado y músculo, debido al aumento de AMPc y calcio. El AMPc activa la PKA y el calcio activa la
PKC, las cuales fosforilan a la glucógeno sintasa, y por enden, la desactivan.
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TEÓRICO VII METABOLISMO DEL GLUCÓGENO.pdf
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