Resumen Completo Del Metabolismo Del Glucógeno PDF

**METABOLISMO DEL GLUCÓGENO** 1\. El glucógeno es una macromolécula circular de estructura ramificada y compuesta por unidades de α-D-glucosa. Contiene una parte lineal con enlaces α (1-4) y una parte ramificada en donde el punto de ramificación corresponde a un enlace α (1-6). 2\. Cada molécula d...

**METABOLISMO DEL GLUCÓGENO** 1\. El glucógeno es una macromolécula circular de estructura ramificada y compuesta por unidades de α-D-glucosa. Contiene una parte lineal con enlaces α (1-4) y una parte ramificada en donde el punto de ramificación corresponde a un enlace α (1-6). 2\. Cada molécula de glucógeno, llamada también gránulo β, contiene aproximadamente 55,000 unidades de glucosa, de los cuales 2,000 corresponden a extremos no reductores. 3\. En el centro del gránulo β, se encuentra una proteína llamada **glucogenina.** La función de la glucogenina es enzimática, es decir, tiene la capacidad de auto adherirse cerca de 7 residuos de glucosa para formar un **cebador** o iniciador. Cuando la molécula del glucógeno se degrada, el cebador queda intacto y durante la síntesis, se partirá del mismo para regenerar la molécula de glucógeno. 4\. El glucógeno se encuentra exclusivamente en el **citosol** de las células del **hígado** (110 gr) y del **músculo** (245 gr). El glucógeno del músculo se puede agotar en **dos horas**, mientras que el glucógeno del hígado, puede durar entre **12 y 24 horas**. 5\. La función del glucógeno en el **músculo**, es proporcionar glucosa 6P a las células para cubrir sus necesidades energéticas durante la **contracción celular**. Cuando el glucógeno se degrada, la glucosa 6P generada proporciona al músculo el combustible para la **glucólisis anaerobia**. Una vez agotado el glucógeno, deberán reponerse las reservas, esto sucede durante el reposo y en el estado alimentado. 6\. La función del glucógeno en el **hígado**, es **nivelar la glucemia** cuando estamos en **ayuno**, por ejemplo, mientras dormimos. Proporciona también a otras células, la glucosa que necesitan como **combustible** primario (cerebro), o como único combustible (eritrocitos). Una vez agotado el glucógeno hepático, deberán reponerse las reservas durante el estado postprandial. 7\. La vía metabólica que se encarga de **sintetizar el glucógeno** (reponer las reservas perdidas) se llama **GLUCOGENESIS.** Es una vía del **ANABOLISMO** y es estimulada hormonalmente por la **INSULINA.** 8\. La vía metabólica que se encarga de **degradar el glucógeno** durante el **ayuno o el ejercicio vigoroso**, se llama **GLUCOGENÓLISIS.** Es una vía del **CATABOLISMO** y es estimulada hormonalmente por el **GLUCAGÓN en el hígado** y por la **ADRENALINA en el músculo**. 9\. Las vías de la glucogénesis y la glucogenólisis son **opuestas** por lo tanto, no podrán realizarse simultáneamente. 10\. Las enzimas encargadas de la **GLUCOGÉNESIS** son las siguientes: a\) **Fosfoglucomutasa**: Cataliza la conversión de glucosa 6P en glucosa 1P. b\) **UDP-glucosa pirofosforilasa**: Cataliza la síntesis de UDP-glucosa de forma **IRREVERSIBLE** a partir de **glucosa1P y UTP**. La UDP-glucosa es la forma activa de la glucosa para la síntesis del glucógeno. c\) **Glucógeno sintetasa**: Une la glucosa (procedente de la UDP-glucosa) al extremo no reductor de una cadena lineal de glucógeno en crecimiento. **Forma el enlace α (1-4)** y es la enzima **REGULATORIA** de esta vía. d\) **Enzima ramificadora**: Es la enzima que forma las ramificaciones en el glucógeno. Transfiere un bloque de **7 glucosas** de una rama lineal larga, a un extremo no reductor cercano. Forma el enlace **α (1-6)** de los puntos de ramificación. 11\. Las enzimas encargadas de la vía de la **GLUCOGENÓLISIS** son las siguientes: a\) **Glucógeno fosforilasa**: Rompe los enlaces **α (1-4)** de los extremos no reductores con **fósforo inorgánico** (fosforólisis), liberando **glucosa 1P**. Esta enzima requiere de una coenzima llamada **fosfato de piridoxal (PLP)** para su actividad. Es la enzima **REGULATORIA** de la vía. b\) **Enzima desramificante**: Se encarga de **eliminar las ramificaciones** en dos pasos **(bifuncional): Primero** corta un bloque de tres glucosas de una rama corta del glucógeno y la transfiere a un extremo no reductor cercano. **Segundo**, elimina el punto de ramificación como glucosa libre. c\) **Fosfoglucomutasa:** Cataliza la conversión de glucosa 1P a glucosa 6P. **GLUCOGÉNESIS** 1\. La glucosa que se encuentra en el torrente sanguíneo, entra a las células del hígado por **GLUT 2** y a las células del músculo por **GLUT 4**. 2\. La glucosa que entró a las células se fosforila inmediatamente para no dejarla salir. Esto ocurre gracias a las **hexoquinasas** y con ATP. Glucosa + ATP glucosa 6P + ADP 3\. El fosfato del carbono 6 deberá cambiarse a la posición 1, esto es posible gracias a la enzima **fosfoglucomutasa:** Glucosa 6P Glucosa 1P 4\. La glucosa 1P reacciona con UTP para formar la UDP-glucosa. Esta reacción es catalizada por la enzima **UDP-glucosa pirofosforilasa** y es irreversible. Glucosa 1P + UTP UDP-glucosa + PPi 5\. La UDP-glucosa es la forma activa de la glucosa para unirse al cebador ya que contiene un enlace de alta energía. Cuando este enlace se rompe, se libera la energía requerida para la síntesis del glucógeno. La glucosa se une al extremo no reductor del cebador con un enlace α(1-4) gracias a la enzima **glucógeno sintetasa** y el UDP se recicla para regenerar más UTP en reacciones posteriores. 6\. La reacción de la glucógeno sintetasa se repite varias veces para alargar la cadena lineal del cebador hasta que alcance el tamaño suficientemente largo para que la **enzima ramificante** pueda hacer una primera ramificación.  7\. La enzima ramificante corta un fragmento de **7 glucosas** (un bloque completo) y lo transfiere a un punto cercano de la cadena lineal, formando el enlace α(1-6). Ahora ya existen dos extremos no reductores. Vista previa de imagen 8\. La **glucógeno sintetasa** vuelve a alargar las cadenas lineales agregando nuevas glucosas a los dos extremos no reductores.  9\. Cuando ambas cadenas se alargan, la enzima ramificadora vuelve a hacer también nuevas ramificaciones. Image 10\. El proceso continúa hasta que se forma la molécula completa del glucógeno con la glucogenina en medio. **GLUCOGENÓLISIS** 1\. Para degradar una molécula de glucógeno, se tienen que liberar primero las glucosas que se encuentran en los extremos no reductores, esta reacción la cataliza la enzima **glucógeno fosforilasa,** que rompe el enlace α(1-4) usando fósforo inorgánico (Pi) y liberando **glucosa 1P**. Esta enzima requiere también **fosfato de piridoxal (PLP) como coenzima** para su actividad.  2\. La reacción de la glucógeno fosforilasa continúa hasta que en una de las ramas quedan solamente **cuatro glucosas**. En este momento la enzima desramificante tiene que quitar la ramificación. 3\. La **enzima desramificadora** es bifuncional: **su primera función (1)** es cortar un bloque de tres glucosas de la pequeña ramificación y transladarla al extremo no reductor más cercano que se encuentre. Su **segunda función (2)** es cortar el enlace α(1-6) del punto de ramificación y liberar esta glucosa como **glucosa libre**. Vista previa de imagen 4\. La **glucógeno fosforilasa** puede continuar su función libremente hasta que se encuentre otra ramificación.  5\. El proceso continúa hasta que se degrade toda la molécula del glucógeno y dejando solamente el cebador. 6\. La glucosa 1P tiene que cambiar de posición el grupo fosfato: **del carbono 1 al carbono 6**. Esta reacción es catalizada por la **fosfoglucomutasa**. Glucosa 1P Glucosa 6P 7\. La glucosa 6P puede ya entrar a glucólisis si se encuentra en el músculo. 8\. En el hígado, la enzima **glucosa 6 fosfatasa** elimina el fósforo para que la glucosa libre pueda salir al torrente sanguíneo para mandarla a otras células donde se va a utilizar o simplemente para nivelar la glucemia. Glucosa 6P Glucosa + Pi 9\. En cuanto a la glucosa libre que se desprendió de los puntos de ramificación, sale libremente a torrente sanguíneo si se encuentran en el hígado. Para el músculo, esta glucosa se tiene que fosforilar primero con las hexoquinasas para poder entrar a la glucólisis. **REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO** 1\. La regulación del metabolismo del glucógeno se logra a través de dos enzimas: la **glucógeno sintetasa** que regula la **glucogénesis** y la **glucógeno fosforilasa** que regula la **glucogenólisis**. 2\. El control regulatorio de ambas enzimas ocurre en **tres niveles**: a\) **Control hormonal**: la glucogénesis es estimulada por la insulina, tanto en el hígado como en el músculo. La glucogenólisis es estimulada por glucagón en el hígado y por adrenalina en el músculo. b\) **Control alostérico**: ambas enzimas son alostéricas y responden a los niveles de ATP, glucosa 6P y AMP. c\) **Control renal:** ocurre en el músculo durante la contracción para activar la glucogenólisis en respuesta a la producción de adrenalina. Puede afectar también al hígado durante el estrés fisiológico. **CONTROL HORMONAL DE LA GLUCOGENÓLISIS**: Se activa en el hígado durante el ayuno y en el músculo durante la contracción muscular a través de una serie de pasos sucesivos que ocurren en el siguiente orden: a\) Liberación de **glucagón** por parte del páncreas ante una necesidad de glucosa, o bien, liberación de **adrenalina** por parte de las glándulas suprarrenales ante una necesidad de ATP para la contracción muscular. b\) Unión del glucagón a su receptor en los hepatocitos o de adrenalina a su receptor en los miocitos. c\) Liberación de la partícula **"alfa"** de la proteína G. d\) Unión de la partícula "alfa" a la enzima **adenilato ciclasa**, la cual se encuentra insertada en la membrana plasmática de los hepatocitos o de los miocitos. Cuando la partícula alfa se une a la enzima adenilato ciclasa, ésta **se activa inmediatamente**. e\) La adenilato ciclasa activa, transforma el ATP en **cAMP** que es un mensajero para permitir que ocurra la glucogenólisis. f\) El cAMP se une a la enzima **quinasa (PKA)** y la activa. g\) La PKA activa, **agrega fósforo** tanto a la glucógeno sintetasa como a la glucógeno fosforilasa. h\) Ya que la forma activa de la **glucógeno fosforilasa** es la que tiene fósforo, esta enzima permanecerá **activa.** Al mismo tiempo, la **glucógeno sintetasa** permanecerá **inactiva**, ya que su forma inactiva es la que tiene fósforo. i\) Con la glucógeno fosforilasa activa y la glucógeno sintetasa inactiva, **ocurrirá la glucogenólisis**. **CONTROL HORMONAL DE LA GLUCOGÉNESIS:** Se activa en el hígado durante el estado **postprandial** y en el músculo durante el **reposo** con la ayuda de la **insulina**. Este proceso ocurre también en una serie de pasos sucesivos: a\) La insulina liberada durante el estado postprandial o durante el reposo, se une a su receptor en los hepatocitos o en los miocitos. b\) Se activa la enzima **fosfodiesterasa** que también se encuentra anclada a la membrana plasmática de los hepatocitos o de los miocitos. Esta activación se logra por otro mecanismo más complejo. c\) La enzima fosfodiesterasa activa, va a degradar el cAMP a **AMP**. Esto ocurre para eliminar cualquier resto de cAMP que pudiera haber en la célula, evitando así que siga activa la glucogenólisis. d\) Ante la ausencia de cAMP, se activa la enzima **fosfatasa**. e\) La enzima fosfatasa activa (PP), elimina el fósforo de la glucógeno fosforilasa y de la glucógeno sintetasa, desactivando a la primera y activando a la segunda. f\) Con la glucógeno sintetasa activa y la glucógeno fosforilasa inactiva, ocurrirá la **glucogénesis.** **CONTROL ALOSTÉRICO DE LA GLUCOGENÓLISIS:** a\) La enzima glucógeno fosforilasa es también una enzima **alostérica**: el **ATP y la glucosa 6P** son moduladores **negativos** tanto en el hígado como en el músculo. Esto se debe a que si ya hay suficiente energía en las células y también glucosa 6P suficiente para la glucólisis muscular, ya no es necesario degradar más glucógeno. b\) El **AMP** puede activar la glucogenólisis en el músculo, ya que cuando los niveles de AMP suben, los del ATP bajan. La falta de ATP, activa la glucogenólisis. **CONTROL ALOSTÉRICO DE LA GLUCOGÉNESIS:** a\) La enzima glucógeno sintetasa es también una enzima alostérica: **el ATP y la glucosa 6P** son moduladores **positivos** tanto en el hígado como en el músculo. La síntesis de glucógeno requiere de la glucosa 6P como sustrato y es también una gran consumidora de energía. b\) Los niveles altos de glucosa sanguínea, activan también la glucogénesis en el hígado, ya que esto ayuda a reestablecer la glucemia de forma inmediata. **CONTROL RENAL DE LA GLUCOGENÓLISIS EN EL MÚSCULO:** a\) Durante la contracción muscular, el retículo endoplasmático de los miocitos, liberan **Ca+2**. b\) 4 átomos de Ca+2, se unen a la proteína **calmodulina** para formar un complejo con el Ca+2. c\) El complejo **calmodulina-calcio**, se une a la enzima quinasa **(PKA)** y la **activa**, de una forma similar a como sucede con el cAMP. d\) La PKA activa, agrega fósforo a la glucógeno fosforilasa para que ocurra la **glucogenólisis.** **ENFERMEDADES DEL ALMACENAMIENTO DEL GLUCÓGENO** **TIPO I: ENFERMEDAD DE VON GIERCKE (HIGADO)** **Deficiencia de la enzima glucosa 6 fosfatasa** **Tipo II. ENFERMEDAD DE POMPE (MÚSCULO)** **Deficiencia de la enzima "maltasa ácida" lisosomal**  **Tipo III. ENFERMEDAD DE CORI (MÚSCULO E HIGADO)** **Deficiencia de la enzima desramificante** PACIENTE CON ENFERMEDAD DE CORI-FORBES, REVISTA DE PEDIATRÍA, SALUD **Tipo IV. ENFERMEDAD DE ANDERSEN (HIGADO)** **Deficiencia de la enzima ramificante**  **Tipo V. ENFERMDAD DE McARDLE (MÚSCULO)** **Deficiencia de la enzima glucógeno fosforilasa muscular** Enfermedad de Hers (tipo VI)  Ausencia de fosforilasa hepática  No se moviliza el glucógeno hepático  La hipoglucemia m\... **Tipo VI. ENFERMEDAD DE HERS (HIGADO)** **Deficiencia de la enzima glucógeno fosforilasa hepática.**  **Tipo VII. ENFERMEDAD DE TARUI (MÚSCULO)** **Deficiencia de la enzima fosfofructoquinasa-1**