Glucogenesis y glucogenolisis

Clases de biología y bioquímica molecular

1. Glucogénesis y glucogenólisis

2. Vías metabólicas de los carbohidratos

3. Síntesis de glucógeno: Glucogénesis.

4. Polímero ramificado de glucosa, unida por enlaces alfa 1-4, y enlaces alfa 1-6 Función: Reserva energetica Presente en todos las células Glucógeno

5. Vía metabólica que se inicia en la glucosa y termina en glucógeno Se realiza en el citoplasma de todas las células, principalmente en el hepatocito y en la célula muscular esquelética Requiere de un cebador: un fragmento de glucógeno de 4 o más glucosas, ó la glucogenina ( proteína) Glucogénesis

6. PROCESO DE LA GLUCOGENESIS Formación del donante de glucosa Elongación de la cadena Ramificación

7. R equiere 3 enzimas : Uridina difosfato (UDP)- glucosa pirofosforilasa , Glucógeno sintetasa Enzima ramificadora , amilol (1,4 1,6) transglicosilasa . Glucogenésis

8. En el hepatocito , la glucocinasa transforma la glucosa en glucosa 6-P I Etapa Formación del donante de glucosa. G lucocinasa

9. La fosfoglucomutasa isomeriza a la glucosa 6-P en glucosa 1-P. I Etapa Formación del donante de glucosa. Fosfoglucomutasa

10. UTP La glucosa 1-P reacciona con el UTP y forma a UDP-glucosa + pirofosfato (se aprovecha luego, la energía de la hidrólisis del pirofosfato) I Etapa Formación del donante de glucosa. C H 2 UDP - glucosa pirofosforilasa +

11. En el hepatocito, la glucocinasa transforma la glucosa en glucosa 6-P La fosfoglucomutasa isomeriza a la glucosa 6-P en glucosa 1-P. La glucosa 1-P reacciona con el UTP y forma a UDP-glucosa + pirofosfato (se aprovecha luego, la energía de la hidrólisis del pirofosfato) I Etapa Formación del donante de glucosa.

12. H idrólisis del pirofosfato

13. La glucógeno sintasa transfiere glucosa de UDP-glucosa al C4 terminal de una cadena de glucógeno II Etapa Elongación de la cadena del glucógeno

14. La glucógeno sintasa transfiere glucosa de UDP-glucosa al C4 terminal de una cadena de glucógeno existente para formar una unión α 1 - 4 glucosídica , PERO: La enzima no puede iniciar la síntesis de una cadena. La enzima solo puede añadir moléculas de glucosa a una cadena de glucógeno que ya contenga 4 o + residuos de glucosa, o, en su ausencia a: la proteína glucogenina II Etapa Elongación de la cadena del glucógeno

15. glucogenina

16. La enzima solo puede añadir moléculas de glucosa a una cadena de glucógeno que ya contenga 4 o + residuos de glucosa, o en su ausencia a: la proteína glucogenina

17. La glucógeno sintasa solo forma moléculas de glucógeno de cadena lineal, recta. Para formar ramas se requiere una enzima ramificadora especifica : amilol ( 1,4 1,6) transglucosilasa . Cuando la cadena en crecimiento contiene 11 o más residuos , esta enzima transfiere generalmente 7 glucosas, a una cadena vecina, estableciéndose un punto de ramificación III Etapa F ormación de ramificaciones :

18. Gasto de energía para la incorporación de una molécula de glucosa al glucógeno pre existente. Glucosa + ATP  Gucosa 6-fosfato + ADP  Glucosa 6-fosfato  Glucosa 1 fosfato  Glucosa 1 fosfato + UTP  UDP-Glucosa + Ppi .   PPi + H 2 O  2Pi  UDP-Glucosa + (Glucosa) n  UDP + ( Glucosa) n+1   UDP + ATP  UTP + ADP En total :   Glucosa + 2ATP + (Glucosa) n + H 2 O  ( Glucosa) n+1 + 2ADP + 2Pi

19. El glucógeno esta presente en el citosol como gránulos (diámetro varía entre 100 y 400 Angstroms).

20. Deposito de glucógeno El exceso de la glucosa de la dieta se almacena como glucógeno principalmente en el hígado y en el músculo.

21. N Órgano Cantidad de glucógeno % del tejido Energía (4kcal/gr) 1 Hígado 100 gr 10% 400 Kcal 2 músculo 400 gr 1-2% 1600 Kcal

22. Está formada por 2 o más subunidades Está asociada a las partículas del polisacárido No contiene ningún grupo prostético Glucógeno sintasa

23. Puede fosforilarse por diversas quinasas La glucógeno sintasa a ( glucógeno sintasa I, independiente) desfosforilada , es activa, e independiente para su activación de la glucosa 6P La gluógeno sintasa b (glucógeno sintasa D, dependiente) fosforilada , es inactiva y dependiente para su activación de la glucosa 6P. Glucogeno sintasa

24. Existen diversas quinasas ya sea dependientes de AMPc , calcio, calmodulina y de la proteína quinasa C que fosforilan a la Glucógeno sintasa . Es activada por la glucosa 6-fosfato Sintasa a Sintasa b Pi H 2 O ATPn ADPn Sistema glucógeno sintasa Mg ++ F osfoproteina fosfatasa Proteincinasa Dependiente de AMPc Es inhibida por ATP, ADP y UDP

25. La insulina estimula la glucogénesis en el músculo y en el hígado. La insulina aumenta la velocidad de utilización de la glucosa, (promoviendo su oxidación y su almacenamiento .) Regulación hormonal de la glucogénesis

26. Regulación hormonal de la glucogénesis e n el músculo

27. GLUCOGENÓLISIS

28. Es la vía metabólica que se inicia en el glucógeno y termina en glucosa Se realiza en el citoplasma celular. GLUCOGENÓLISIS

29. PROCESO DE LA GLUCOGENÓLISIS Acortamiento de la cadena Eliminación de las ramificaciones Liberación de la glucosa

30. La glucogeno fosforilasa rompe la unión α -1,4 glucosídica terminal para liberar glucosa-1-fosfato ( fosforólisis ). La glucógeno fosforilasa cataliza la eliminación secuencial de residuos de glucosa del extremo no reductor del glucógeno. I ETAPA Acortamiento de la cadena de glucógeno

31. Glucógeno fosforilasa

32. La fosforilasa continua liberando glucosa (como glucosa 1P) hasta que alcanza un residuo a 4 glucosas de una rama, donde se detiene.

33. La α -1,4 1,4 - glucantransferasa transfiere los 3 residuos de glucosa terminales, desde una rama exterior a otra, “exponiendo” el punto de ramificación α -1,6 II ETAPA Eliminación de las ramificaciones

34. La amilo α -1,6 glucosidasa hidroliza la unión α -1,6 para liberar glucosa libre. Así trabajando juntas la glucantransferasa y la amilo amilo α -1,6 glucosidasa convierten la estructura ramificada en otra lineal. II ETAPA Eliminación de las ramificaciones

35. La glucogeno fosforilasa puede continuar ahora hasta cuatro unidades de distancia del próximo punto de ramificación II Etapa Eliminación de las ramificaciones

36. La glucogeno fosforilasa libera glucosa 1P La α -1,6 glucosidasa libera glucosa Glucogenólisis

37. La fosfoglucomutasa transforma la glucosa 1P en glucosa 6P III Etapa: Liberación de la glucosa Fosfoglucomutasa

38. La glucosa 6P es transformada en glucosa por la glucosa 6 fosfatasa. Esta enzima se encuentra principalmente en el hepatocito y en el riñón. III Etapa: Liberación de la glucosa OH Glucosa 6 fosfatasa

39. La glucosa 6P es transformada en glucosa por la glucosa 6 fosfatasa en la luz del retículo endoplasmático liso.

40. El glucógeno muscular no puede abandonar el músculo porque no cuenta con la glucosa 6 fosfatasa y , por tanto , no puede contribuir a la concentración de glucosa en la sangre . Deposito de glucógeno

41. Variación de los niveles de glucógeno entre comidas y durante el ayuno nocturno . Contenido de glucógeno hepático 8 am 4 pm 4 am 8 pm 8 am MEDIODIA MEDIA NOCHE Almuerzo Cena Desayuno

42. Las reservas de glucógeno hepático aumentan durante la ingesta de alimentos y se agotan durante el ayuno Las reservas de glucógeno muscular aumentan durante el reposo muscular y se agotan durante el ejercicio intenso La glucogénesis y la glucogenólisis se realizan de manera continua

43. La glucógeno fosforilasa se regula por: Efectores alostéricos . Fosforilación reversible. Regulación de la glucógenolisis

44. La glucógeno fosforilasa muscular es un dímero formado por dos sub unidades idénticas. Cada uno de los monómeros puede ser fosforilado en un solo sitio, la serina 14 La glucógeno fosforilasa b es la forma defosforilada , es INACTIVA En el músculo la forma “b” es activada por el AMP (80% de la actividad máxima) El ATP y la glucosa actúan como inhibidores alostéricos . La glucógeno fosforilasa a es la forma ACTIVA . Está influenciada su actividad por efectos alostéricos . En el hígado la forma “a” fosforilada es inhibida por la glucosa libre. Regulación de la glucógeno fosforilasa

45. Regulación alostérica/hígado

46. Fosforilasa a y fosforilasa b

47. Regulación alostérica/músculo

48. Enzima capaz de fosforilar la Glucógeno fosforilasa. En el músculo está formada por 4 sub unidades distintas, que dan lugar a un complejo de fórmula ( alfa, beta, gamma, delta ) 4 , cuyo PM es 1 200 000 daltons . La sub unidad delta es la CALMODULINA, proteína que puede existir por separado y desempeña un importante papel en la regulación. La calmodulina liga 4 iones Ca +2 por monómero. Su conformación activa solo aparece cuando todos los sitios de unión están ocupados. FOSFORILASA QUINASA

49. Cuando las subunidades de la calmodulina de la fosforilasa quinasa están activadas, cambia de conformación, entonces fosforila a la Glucógeno fosforilasa . Por lo tanto, el incremento de Ca +2 que se produce al estimular la fibra muscular, provoca la contracción muscular y la degradación del glucógeno .

50. Activación de la glucogenólisis acoplada a la contracción muscular

51. b) Modificación covalente Fosforilasa quinasa ( αβγδ ) 4

52. El glucagón estimula la glucogenólisis. La adrenalina estimula la glucogenólisis en el corazón y en el músculo esquelético ( beta -adrenérgico ) Su rol es proporcionar más glucosa 6-P que siga la vía glicolítica , y generar ATP y así poder hacer frente a la situación de estrés que provocó la liberación de adrenalina . Regulación hormonal de la glucógenolisis

53. La deficiencia de la enzima glucosa-6-fosfatasa (enfermedad de von Gierke o glucogenosis de tipo I ) Clínica: Hepatomegalia e hipoglucemia Hepáticas

54. La fosforilasa muscular (enfermedad de McArdle o glucogenosis de tipo V ) La fosfofructocinasa muscular ( glucogenosis de tipo VII) Clínica: calambres musculares tras el ejercicio y que no se produzca el aumento de las concentraciones de lactato en sangre tras el ejercicio por el bloqueo de la glucólisis. Musculares

55. 1 ) deficiencia de α - glucosidasa (maltasa ácida ). 2) ausencia de la enzima ramificante . Muerte precoz Gucogenósis tipo II – Enf Pompe Clínica: Cardiomegalia Las glucogenosis asociadas a:

56. Exceso de fructosa en la dieta Hígado Riñones intestino