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SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN
DE GLUCÓGENO
GrGráánulos de Glucnulos de Glucóógeno geno
(diámetro variable 10-40 nm)
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Capa exterior de Capa exterior de
enzimas implicadas enzimas implicadas
en el metabolismo del en el metabolismo del
glucglucóógenogeno
Glucógeno
Gránulos de Glucógeno
en hepatocitos
GlucGlucóógenogeno
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PRINCIPALES TEJIDOS DE SÍNTESIS Y
ALMACENAMIENTO
HHÍÍGADOGADO• Depósito: hasta 6% del peso
• Función: mantenimiento de la glucemia
normal
• Depósito: aprox. 1% del peso
• Función: combustible para contracción
muscular
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DIFERENCIA FUNCIONAL DEL GLUCÓGENO
HEPÁTICO Y MUSCULAR
combustible para
la contracción
mantenimiento
de la glucemia Cátedra de Bioquímica
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Cumplimiento de estas funciones
ESTRICTO CONTROL DE
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN
DEL GLUCÓGENO
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Extremo reductor
Repasando la estructura del glucógeno
Extremos no reductores
Puntos de ramificación:
enlace α-1,6 entre 2
unidades de glucosa
enlace α-1,4 entre 2
unidades de glucosa Cátedra de Bioquímica
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GlucGlucóógenogeno
Glucosa 6Glucosa 6--PP
glucogenogénesis glucogenolisis
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GLUCOGENOGENESIS
Proceso anabólico que
requiere del aporte
energético
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Síntesis de glucógeno a partir de Glucosa
PP
ATP
ADP
PP
UTP
Cebador de glucCebador de glucóógenogeno
UDP
UDPUDP
PPi + agua 2Pi
O
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1. FOSFORILACIÓN DE GLUCOSA
GlucosaGlucosa Glucosa 6 Glucosa 6 -- fosfatofosfato
Hexoquinasa
Consume
1 ATP
Glucoquinasa
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2. FORMACIÓN DE GLUCOSA 1 - P
fosfoglucomutasa
Transferencia del grupo fosforilo desde el C6 al C1
Mg+2
Glucosa 1,6 - bisfosfato
cofactoresGlucosa 6-P Glucosa 1-P
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3. “ACTIVACIÓN” DE GLUCOSA 1-P
UTP
Glucosa 1-P
+
UDP-Glucosa
UDP-glucosa
pirofosforilasa
Pirofosfatasa
inorgánica
2 Pi H2O
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Su investigación más relevante, y por la cual
obtuvo el Premio Nobel de Química (1970) que
le otorgó fama internacional, se centra en los
nucleótidos de azúcar, y el rol que cumplen en
la síntesis de los hidratos de carbono.
Tras su hallazgo se lograron entender más
claramente los detalles de la enfermedad
congénita conocida como galactosemia.
LUIS FEDERICO LELOIR
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4. ADICIÓN DE GLUCOSA A LA
ESTRUCTURA POLIMÉRICA
ENZIMA RESPONSABLE: Glucógeno sintetasa
Cebador de glucógeno =
Cadena lineal de 4 -8 resíduos
de Glucosa (α 1→4)
Enlace glucosídico entre el C1
de Glucosa y un resto Tyr de la
proteína glucogenina
Extremo no
reductor
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4. Adición de la glucosa a la estructura polimérica
Glucógeno
sintetasa
+
Etapa limitante de la
velocidad de la vía
+
UDP
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5. FORMACIÓN DE RAMIFICACIONES
Extremo no reductor
Extremo no
reductor
enlace (α 1,4)Enzima ramificante
(amilo-α 1,4→ 1,6-glucan transferasa)
Extremo no reductor
Cuando la glucógeno sintetasa ha alargado la cadena
hasta 10 o más resíduos de Glu:
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Enzima Ramificante
HO
HO
HO
HO
HO
R
R
Nuevo enlace α 1,6
glucógeno sintetasa
continúa su acción en
c/extremo reductor
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Incrementa la solubilidad
del glucógeno
Incrementa el Nº de
extremos no reductores
Sitios de acción de
glucógeno sintetasa y
glucógeno fosforilasa
INCREMENTA LA VELOCIDAD DE
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DEL
GLUGÓGENO
glucogenina
cebador
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COSTO ENERGÉTICO DE LA SÍNTESIS DE
GLUCÓGENO
La incorporación de 1 molécula de glucosa al Glucógeno
CONSUME 2 MOLÉCULAS de ATP
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La incorporación de 1 molécula de glucosa al Glucógeno
CONSUME 2 MOLÉCULAS de ATP
Acumular Glu como Glucógeno
¿es un gasto innecesario?.......NO!
• la acumulación de Glu aumentaría mucho la p. osmótica
• procaría la entrada de agua para compensar ese aumento
• culminaría con la destrucción de la célula
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GLUCÓGENOLISIS
Degradación intracelular de
Glucógeno a
unidades de Glucosa
A partir de los extremos
no reductores
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Extremo no reductor
Glucosa 1- fosfato
Glucógeno
(Glucosa)n
Glucógeno
fosforilasa
Extremo no reductor
Glucógeno
(Glucosa)n-1
Etapa limitante de la
velocidad de la vía
1. FOSFORÓLISIS DEL GLUCÓGENO
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ESQUEMÁTICAMENTE:
Enlace α-1,4
Glucógeno fosforilasa
rompe enlaces α 1→4
Enlace α-1,6
Glucosa 1 fosfato
Glucógeno (Glucosa)n
Glucógeno (Glucosa)n-1
DEXTRINA LÍMITECátedra de Bioquímica
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ESTRUCTURA DIMÉRICA de la GLUCÓGENO FOSFORILASA
DETIENE SU ACCIÓN 4 restos de Glu
antes de un punto de ramificación
PRODUCTOS:
Glucosa 1P
Dextrina límite
Etapa limitante de la
velocidad de la vía
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2. DESRAMIFICACIÓN DEL GLUCÓGENO
DEXTRINA LDEXTRINA LÍÍMITEMITE
H2O
ENZIMA
DESRAMIFICANTE
TransferasaOligo α(1,4) α(1,4)
glucan transferasa
Amilo α(1,6)
glucosidasa
Se libera Glucosa libre
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Varias fosforilasas actúan sobre los
extremos no reductores del
glucógeno liberando Glucosa 1P
Pero no pueden actuar en las zonas
próximas a los puntos de ramificación
La enzima desramificante (oligo α1,4α1.4 glucantransferasa) transfiere un
trisacárido a un extremo no reductor próximo
Seguidamente la enzima desramificante
(amilo α 16 glucosidasa) hidroliza el
enlace 16, liberando glucosa libre
La fosforilasa puede seguir actuando sobre la cadena linealCátedra de Bioquímica
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3. FORMACIÓN DE GLUCOSA 6P
PI
Fosfoglucomutasa
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4. FORMACIÓN DE GLUCOSA LIBRE
H2O
Glucosa 6 fosfatasa
Pi
Sin embargo, esta reacción
NO ocurre en todos los tejidos
En retículo
endoplasmático
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HÍGADO
RIÑÓN
INTESTINO
Glucosa 6
fosfatasa
Fosfogluco
isomerasa MÚSCULO
Mantenimiento
de la glucemia
Obtención de
E (glucólisis)
DESTINO DE GLUCOSA 6P
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REGULACIÓN DEL
METABOLISMO DEL
GLUCÓGENO
Ambos procesos están bajo
ESTRICTO control:
• hormonal (modif covalente)
• y por efectores alostéricos
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sangre
sangre
hepatocito
miocito
glucglucóólisislisis
G
G
G
G
G 6P
G 6P
G 1P
G 1P
GlucGlucóógenogeno
GlucGlucóógenogeno
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Las hormonas actúan como
PRIMEROS MENSAJEROS Cátedra de Bioquímica FOUBA
INSULINA
GLUCAGON
Hormona proteica
HIPOGLUCEMIANTE
secretada por células β
del páncreas
ADRENALINA
Hormona proteica
HIPERGLUCEMIANTE
secretada por células α
del páncreas
Catecolamina
HIPERGLUCEMIANTE
secretada por glándulas
suprarrenales
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La regulación intracelular del metabolismo del GLUCÓGENO
se realiza a través de enzimas interconvertibles
Etapas limitantes de la velocidad de reacción:
GLUCOGENOGÉNESIS glucógeno sintetasa
GLUCOGENOLISIS glucógeno fosforilasa
Estas enzimas son reguladas recíprocamente:
CUANDO UNA ES ACTIVA
LA OTRA ES INACTIVA
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fosforilación y
desfosforilación
INSULINA • estimula la glucógenogenesis
• inhibe la glucógenolisis
• estimula la glucógenolisis
• inhibe la glucogenogénesis
GLUCAGON (hígado)
ADRENALINA (músculo)
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No pueden internalizarse
en las células de sus
tejidos blanco debido a su
naturaleza química
INTERACCIONAN CON
RECEPTORES ESPECÍFICOS Hormona proteica
Unión H-R
R
Proteínas G
transductores
entre R y sist
enzimáticos
intracelulares
G
Membrana
celular
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RECEPTORES HORMONALES
ESPECÍFICOS
están presentes en
TEJIDOS BLANCO
Su interacción desencadena
UNA RESPUESTA INTRACELULAR
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Receptores para Insulina: aumentan la
captación de glucosa y disminuyen la
glucemia
Carecen de receptores para insulina: son
independientes de ella para captar glucosa
Hígado
Eritrocitos
Cerebro
Rico en receptores para glucagon: libera
glucosa para mantener la glucemia
Tejido
adiposo
Músculo
Receptores para adrenalina: libera glucosa
para mantener glucólisis muscular
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EFECTO DE LA INTERACCIÓN DE GLUCAGON y/o
ADRENALINA CON SU RECEPTOR ESPECÍFICO
Unión
Hormona
Receptor
receptor
Proteína G
GTP
ATP
AMPC
Adenilato
ciclasa
Aumento de la concentración
intracelular del 2º mensajero Cátedra de Bioquímica
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AMPc
fosfodiesterasa
AMPCAMP
Debe ser rápidamente degradado para asegurar que sus
efectos sean de corta duración
Desencadena una cascada de activación que culmina
con la GLUCOGENOLISIS MUSCULAR y/o HEPÁTICA
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EN MÚSCULO
(Glucosa)n
(Glucosa)n + 1
Glucógeno sintetasa
Glucógeno fosforilasa b
UDP-Glu
G 1P
AMP y Ca+2 en
ejercicio intenso
(+)
ATP y G 6P en
(-) reposo La fosforilasa a es activa sin importar
los niveles de AMP, ATP y Glu
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EN HÍGADO
(Glucosa)n
(Glucosa)n + 1
Glucógeno sintetasa
Glucógeno fosforilasa a
UDP-Glu
G 1P
Alta conc de
(-) Glu
Ca+2 por acción
de adrenalina
(+) fosforilasa
quinasa Glu 6P (+)
Glucógeno (-)
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R
H
ATP
AMPc
(+)
Adenilato
ciclasa
GLUCAGON
ADRENALINA (+)
inactiva
X
activa
activa
Activa
glucogenolisis
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R
HINSULINA
(+)activa
inactiva
inactiva
X
Activa
glucogenogenesis
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