UNIDAD 1 SEMANA 2 Metabolismo del Glucógeno PDF

UNIANDES CARRERA DE MEDICINA DOCENTE: BQF. RENATO INCA T. Ph.D TEMA : Metabolismo del Glucógeno GLUCOGENOGENÉSIS GLUCOGENÓLISIS  QUÉ ES EL METABOLISMO? Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos....

UNIANDES CARRERA DE MEDICINA DOCENTE: BQF. RENATO INCA T. Ph.D TEMA : Metabolismo del Glucógeno GLUCOGENOGENÉSIS GLUCOGENÓLISIS  QUÉ ES EL METABOLISMO? Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos.  Es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en el organismo.  Comprende los diversos procesos químicos mediante los cuales un organismo vivo utiliza los alimentos para proporcionarse energía, sustancias de crecimiento y restauración. Se divide en 2 fases: METABOLISMO Conjunto de reacciones de Energía degradación. calorica y Nutrientes : Catabolis productos Carbohidr finales atos mo en más simples. Transforma compuestos orgánicos complejos Proteínas CO 2 Lípidos Lib Pueden producir er aenergía H en2O ADP+ ATP forma deNHATP. 3 Pi NAD Energ NAD+ H ía NADP Quími NADP Requiere + FAD caie aporte de H q u energía en Re FADH forma de ATP. Macromolécu re Moléculas 2 precursoras las: Proteínas Anabolis como Aminoácidos Polisacáridos Lípidos mo a complejos. Transforma compuestos orgánicos simples Azúcares ácidos grasos Ácidos Conjunto de reacciones de bases nucleicos nitrogena síntesis. das  METABOLISMO RUTAS METABÓLICAS  En el metabolismo las reacciones químicas están encadenadas, de forma que el producto de una reacción es el sustrato o metabolito de la siguiente.  Cada uno de los conjuntos de reacciones encadenadas que constituyen el metabolismo se denomina ruta o vía Mapa de rutas metabólicas celulares y sus conexiones. metabólica. Fuente: Molecular Biology of the Cell. Alberts, et al. Fourth edition CATABOLISMO VS ANABOLISMO METABOLISMO RUTAS METABÓLICAS Hormon CATABOLIS as esteroid Rutas MO : convergentes eas Ácido Coleste s Fosfolípi rol biliar dos Isopente es nil Ésteres Triacilglicer Ácidos de pirofosf oles grasos coleste ato Almid Alani Fenilalan Mevalon rol ón na ina ato Glucóge Gluco Piruva Acetil- Acetoacetil- Icosanoi no sa to CoA CoA des Sacaro Seri Leuci sa na na Ácidos Triacilglicer Isoleuci na Ciclo Citra grasos oles Oxaloacet de to CDP- Fosfolípi ato Kreb diacilglicerol dos ANFIBÓLICA s CO ANABOLISM 2 Ruta cíclica: Ciclo de CO O: Krebs 2 Rutas divergentes  RUTAS METABÓLICAS DE LOS CARBOHIDRATOS Existen 5 rutas metabólicas que son:  Metabolismo del Glucógeno  El glucógeno almacena la glucosa.  La síntesis y la degradación del glucógeno se regulan con precaución para que pueda disponerse de suficiente glucosa para las necesidades energéticas del organismo.  La glucogenogénesis y la glucogenólisis están controladas principalmente por tres hormonas: insulina, glucagón y epinefrina. La síntesis de glucógeno ocurre después de una comida, cuando la concentración sanguínea de glucosa se eleva. Se sabe desde hace mucho tiempo que justo después de ingerir una comida con carbohidratos ocurre la glucogénesis hepática. La síntesis de glucógeno a partir de glucosa-6- fosfato implica la siguiente serie de reacciones.  Metabolismo del Glucógeno Glucogenogénesis La glucosa-l-fosfato, principal producto de la glucogenólisis, es desviada a la glucólisis en las células musculares con el propósito de generar energía para la contracción muscular. En los hepatocitos la glucosa-I- fosfato se convierte en glucosa, por medio de la fosfoglucomutasa y de la glucosa-6-fosfatasa, y se libera en la sangre.  Metabolismo del Glucógeno Glucogenogénesis Es la síntesis de glucógeno El glucógeno se almacena en el hígado y sirve de fuente de glucosa en estado de ayuno (hipoglicemia). También se almacena en los músculos y sirve como energía para la contración. Glucogenogénesis Metabolismo del Glucógeno 1. Síntesis de glucosa-l-fosfato. La glucosa-6-fosfato se convierte de forma reversible en glucosa-I-fosfato a través de la fosfoglucomutasa, una enzima que contiene un grupo fosfato unido a un residuo de serina reactivo: El grupo fosfato de la enzima se transfiere a la glucosa-6- fosfato, formando glucosa-l ,6-difosfato. Al formarse la glucosa-l-fosfato, el grupo fosfato unido a C-6 se transfiere al residuo de serina de la enzima.  Glucogenogénesis Metabolismo del Glucógeno 2. Síntesis de UDP-glucosa. La formación de los enlaces glucosídicos es un proceso endergónico. La formación de productos derivados del azúcar con un buen grupo saliente proporciona la fuerza impulsora para la mayoría de las reacciones de transferencia de azúcares. Por esta razón, la síntesis de un nucleótido-azúcar es una reacción común que precede a la transferencia de azúcar y a los procesos de polimerización. El difosfato de uridina-glucosa (UDP-glucosa) es más reactiva que la glucosa y se mantiene de forma más segura en el sitio activo de las enzimas que catalizan las reacciones de transferencia (denominadas transferasas de glucosilo). Debido a que el UDP-glucosa contiene dos enlaces fosfato, es una molécula muy reactiva. La formación de UDP-glucosa, cuyo valor de t:,Go' es cercano a cero, es una reacción reversible catalizada por la pirofosforilasa de UDP- glucosa: Glucogenogénesis Metabolismo del Glucógeno 3. Síntesis de glucógeno a partir de UDP-glucosa. La formación de glucógeno a partir de UDP-glucosa requiere dos enzimas: (a) de la sintasa de glucógeno, que cataliza la transferencia del grupo glucosilo del UDP-glucosa a los extremos no reductores del glucógeno, y (b) de la amilo-α-(1,4/1,6)-glucosil transferasa (enzima ramificante), que crea los enlaces α(1,6) para las ramificaciones de la molécula. La síntesis de glucógeno requiere de un tetrasacárido preexistente formado por cuatro residuos glucosilo con enlaces α(1,4). El primero de estos residuos se une a un residuo de tirosina específico en una proteína "cebadora" que recibe el nombre de glucogenina. Después, la sintasa de glucógeno y una enzima ramificante extienden la cadena de glucógeno.  Metabolismo del Glucógeno ATP ADP Glucogenogénesis Glucosa Glucosa-6-P Glucosa-1-P Glucoquinasa Fosfoglucomutasa U T P Glucógeno P La insulina activa este Forma de la glucosa activada metabólicamente P mecanismo y se almacena i la glucosa en el hígado Ramificadora UDP Glucosa Enlace de glucógeno Glucóg Glucosídico α eno 1,6 sintas a  RUTAS METABÓLICAS DE LOS CARBOHIDRATOS Glucogenólisis La ruta metabólica consiste en romper moléculas de glucógeno mediante fosforolisis para producir “glucosa 1 fosfato” que despuésse convertirá en “glucosa 6 fosfato”. Se activa en el hígado en respuesta a una demanda de glucosa en la sangre. Existen tres activadores hormonales importantes de la glucogenólisis: el glucagón, la epinefrina (adrenalina) y el cortisol.  Metabolismo del Glucógeno GLUCOGENÓLISIS La degradación del glucógeno requiere las dos reacciones siguientes: Glucogenólisis Metabolismo del Glucógeno 1. Eliminación de la glucosa de los extremos no reductores del glucógeno. La fosforilasa de glucógeno utiliza fosfato inorgánico (P) para romper los enlaces α(1,4) de las ramificaciones externas del glucógeno para formar glucosa-I-fosfato. La fosforilasa de glucógeno se detiene cuando llega a cuatro residuos de glucosa del punto de ramificación. (Una molécula de glucógeno que se ha degradado hasta estos puntos de ramificación se denomina dextrina límite.) Glucogenólisis Metabolismo del Glucógeno 2. Hidrólisis de los enlaces glucosídicos α(1,6) en los puntos de ramificación del glucógeno. La amilo- α(1,6) -glucosidasa, que también se denomina enzima desramificante, comienza a eliminar los puntos de ramificación α(1,6) al transferir los tres residuos de glucosa más externos de los cuatro unidos al punto de ramificación a un extremo no reductor cercano. Luego elimina al único residuo de glucosa unido en cada punto de ramificación. El producto de esta última reacción es glucosa libre.  Glucogenólisis Metabolismo del Glucógeno Regulación del metabolismo del glucógeno El metabolismo del glucógeno es regulado cuidadosamente para evitar el derroche de energía. Tanto la síntesis como la degradación son controladas por un mecanismo complejo en el que participan la insulina, el glucagón, la epinefrina. El páncreas libera glucagón cuando la glucemia decae en los periodos posprandiales. En segundos, la glucogenólisis provoca la liberación de glucosa en el torrente sanguíneo. Cuando está ocupado, el receptor de insulina se convierte en una enzima cinasa de tirosina activa que produce una cascada de fosforilación, la cual en última instancia tiene un efecto opuesto al del sistema glucagon/cAMP: las enzimas de la glucogenólisis se inhiben y las Glucogenólisis Metabolismo del Glucógeno La insulina aumenta también la velocidad de la introducción de la glucosa a numerosas clases de células diana, pero no al interior de las células hepáticas o de las cerebrales. El estrés emocional o la agresión física liberan epinefrina de la médula suprarrenal. La epinefrina estimula la glucogenólisis e inhibe la Que sucede en situaciones de glucogenogénesis. urgencia? en cantidades Se libera epinefrina relativamente grandes, la producción masiva de glucosa proporciona la energía que se requiere para controlar la situación. Este efecto se denomina? Respuesta de lucha o huida. La epinefrina inicia el proceso al activar la ciclasa de adenilato en las células hepáticas y en las musculares.  Metabolismo del Glucógeno GLUCOGENÓLISIS Glucógeno Activadores: Hígado – Glucagón Músculo – Glucógeno fosforilasa Desactivadores: Insulina Epinefrina Enlaces Glucosa-1-P ramificados α- Fosfoglucomutasa 1,6 Glucosa-6-P Glucosa-6- Enzima desramificadora fosfatasa (α-1,6 glucosidasa) Glucosa + Glucosa Pi  Metabolismo del Glucógeno Glucogenogénesis Glucogenolisis Hexoquinasa o Glucoquinasa Glucosa-6-P Fosfatasa Fosfoglucomutasa Fosfoglucomutasa UDP-Glucosa- Pirofosforilasa Glucógeno fosforilasa (enzima Glucógeno desramificante) sintetaza (enzima ramificante)  ENFERMEDADES DEL ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO Enfermedad de Von Gierke: El hígado carece de glucosa 6-fosfatasa o presenta defecto en el sistema de transporte de glucosa 6-fosfato. El glucógeno del hígado es de estructura normal pero presente en cantidades anormalmente grandes hipoglucemia (no se forma glucosa) exceso de glucosa 6-fosfato produce incremento de glicolisis en el higado: elevados niveles de piruravo y lactato en la sangre Enfermedad de Pompe carencia de α-1,4-glicosidasa, que provoca lisosomas repletos de glucógeno Enfermedad de Cori Carencia del enzima desramificante (α-1,6-glicosidasa), de tal manera que solo las ramas externas del glucógeno pueden ser utilizadas por eficacia. La estructura de esta glucógeno es anormal, con ramas externas muy cortas Enfermedad de McArdle: ausencia de actividad glucógeno fosforilasa en músculo incapacidad para realizar ejercicios vigorosos, ya que no pueden movilizar el glucógeno muscular, presentan menor tasa de glicolisis, y también acumulan menos lactato.  UNIANDES CARRERA DE MEDICINA DOCENTE: BQF. RENATO INCA T. Ph.D GRACIAS POR SU ATENCIÓN