metabolismo del glucogeno

Conocida también como:

La vía de oxidación directa de la glucosa

vía del fosfogluconato

ciclo de las pentosas

Su Función: Revestimiento de tejidos de especial importancia, como los lipogenéticos (hígado y tejido adiposo), eritrocitos, el cristalino y otros.

La energía que se libera en el proceso no se conserva en forma de ATP sino de equivalentes de reducción en forma de NADPH.

Esta vía consta de dos etapas:

1.Glucosa-6-fosfato a ribulosa-5-fosfato - Oxidativa2.Ribulosa-5-fosfato a fructosa-6-fosfato + 3

fosfogliceraldehido. – No oxidativa

Dado que la fructosa-6-fosfato se puede convertir en glucosa-6-fosfato, de esta manera se conforma un ciclo.

La segunda etapa se caracteriza por una serie de reacciones de interconversión de monosacáridos de distinto número de átomos de carbono.

Primer paso:Primer paso:

La glucosa-6-(P) es convertida en 6 fosfogluconolactona por acción de la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. En la reacción una molécula de NADP+ se convierte en NADPH.H+.

Segundo Paso:Segundo Paso:

La lactona experimenta una hidrólisis por la acción catalítica de una lactonasa y se produce ácido 6 fosfoglucónico. Una descarboxilación con la participación de la enzima 6 fosfogluconico deshidrogenasa rinde ribulosa-5-fosfato y se forma otra molécula de NADPH.H+ .

Primer paso:Primer paso: La fosfopentosa isomerasa interconvierte las 2

pentosas:

1. 5 fosforibulosa

2. ribosa-5 fosfato

Las reacciones subsiguientes del ciclo se caracterizan por la interconversión de monosacáridos de número de átomos de carbono distintos.

En esta etapa son fundamentales 2

tipos de enzimas:

.a.a

.b.b

La enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es la principal reguladora de la vía y depende principalmente de los niveles de NADP+.

Además el NADPH compite con el NADP+ por la unión a la enzima, así como el ATP lo hace con la glucosa-6-fosfato.

Todo ello permite que la velocidad del ciclo de las pentosas esté acoplado a la utilización del NADPH en los diferentes procesos en los cuales el mismo participa.

La importancia de este ciclo se basa principalmente

en la formación de equivalentes de reducción enforma de NADPH, los cuales serán utilizados en: Síntesis reductora de diversos tipos de lípidos.

Obtención de ribosa-5-fosfato, sustancia precursora en la síntesis de nucleótidos.

Secuencia de Secuencia de reacciones del reacciones del

ciclo de las ciclo de las pentosas y se pentosas y se evidencia su evidencia su

relación con la vía relación con la vía glucolítica, glucolítica,

además se indican además se indican los vínculos con la los vínculos con la

síntesis de síntesis de nucleótidos y de nucleótidos y de

lípidos a través de lípidos a través de la ribosa-5-fosfato la ribosa-5-fosfato y de los NADPH, y de los NADPH,

respectivamente.respectivamente.

VIA DE LAS PENTOSASVIA DE LAS PENTOSAS

Proceso mediante el cual se degrada el glucógeno.

La importancia de este proceso en el hígado es que contribuye al mantenimiento de la glicemia.

Sin embargo en el músculo no hay aporte de glucosa a la sangre y el músculo utiliza la glucosa proveniente de la glucogenólisis como fuente de energía que precisa durante la realización de ejercicios físicos.

La glucógeno fosforilasa no rompe los enlaces α 1-6, para ello se requiere la participación de otra enzima: la enzima desramificante (α1-4 transglucosilasa, α1-6 glucosidasa).

Ambas enzimas también funcionan de forma

coordinada:

La fosforilasa va separando fosforolíticamente las glucosas de la cadena lineal hasta que faltan 4 residuos de glucosa para alcanzar un punto de ramificación en ese momento interviene la

desramificante, esta enzima tiene dos acciones:

Por su centro activo de transferasa, traslada un segmento de 3 residuos de glucosa hacia otra cadena de la molécula de glucógeno.

Y por su centro de acción glucosidasa, escinde hidrolíticamente el enlace glicosídico α 1-6 rindiendo glucosa libre. De modo que la degradación del glucógeno da como productos glucosa 1-fosfato y glucosa libre en una relación cercana de 10:1.

La glucosa-1-fosfato se convierte en glucosa-6fosfato por acción de la enzima fosfoglucomutasa. El destino de esta difiere en hígado y músculo.

En el hígado está presente la enzima glucosa-6-fosfatasa; esta enzima hidroliza el enlace éster fosfato de posición 6 de la glucosa, de modo que se tienen los productos glucosa libre y fosfato inorgánico.

La glucosa libre puede salir del hígado y pasar a la sangre.

El músculo, sin embargo, carece de glucosa-6-fosfatasa, de modo que en este tejido no se forma glucosa libre, por ello la glucosa-6-fosfato que se produce por degradación del glucógeno muscular no abandona ese tejido ya que no es reconocida por su transportador y es únicamente utilizada por el propio tejido muscular con fines energéticos.

La principal enzima reguladora de la glucogenólisis es la glucógeno fosforilasa. Esta enzima presenta modulación covalente por fosforilación-desfosforilación y regulación mediante la formación de AMPc el cual activa a la proteína quinasa A, la quefosforila y activa a la glucógeno fosforilasa quinasa que a su vez, fosforila y activa la glucógeno fosforilasa que degrada al glucógeno, de este modo en condiciones de hipoglucemia que condiciona la liberación del glucagón se estimula la degradación del glucógeno hepático y con ello el paso de glucosa a la sangre

que tiende a eliminar la hipoglucemia. Como puede apreciarse la activación procede según una cascada enzimática que condiciona un efecto de amplificación de la señal.

Por el mecanismo alostérico, La forma no fosforilada de la glucógeno fosforilasa, inactiva, adquiere actividad si existe elevadas concentraciones de AMP (su efector positivo) y se inhibe por elevadas concentraciones de ATP y glucosa-6-fosfato que actúan como efectores negativos.

Algunos tejidos, como el cerebro, loseritrocitos, el riñón, la córnea del ojoy el músculo, requieren de un aportecontinuo de glucosa, obteniéndola apartir del glucógeno proveniente delhígado, el cual solo puede satisfacer estas necesidades de 10 a 18 horas.

Después de este periodo, la glucosaalmacenada en el hígado disminuyedrásticamente. Debido a ello comienza la gluconeogénesis.

Esta ocurre casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones) en el ayuno nocturno,mientras que en el ayuno prolongado losriñones contribuyen con cerca del 40% de laelaboración total de glucosa.

Es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa o glucógeno a partir de precursores gluconeogénicos como son todos los intermediarios de la glucolisis, del ciclo del ácido cítrico. Los mas importantes son glicerol, lactato y cetoácidos alfa obtenidos de la desaminación de los aminoacidos glucogénicos.

La mayoría de las reacciones de esta víaocurren por inversión de las reaccionesde la vía glucolítica con la excepción de las reacciones irreversibles de esta ultima

vía.Estos pasos se evaden por la participación de otras enzimas que forman rodeos metabólicos.

La formación del ácido fosfoenolpirúvico a partir de pirúvico. En el intervienen varias enzimas: la pirúvico carboxilasa que catalizará laformación del ácido oxalacético a partir del ácido pirúvico, seguidamente el ácido oxalacético se convierte en ácido L málico por la enzima L málico deshidrogenasa del ciclo de Krebs, este puede salir de la matriz mitocondrial mediantes transportadores de ácidosDicarboxílicos y ya en el citosol se convierte de nuevo en ácido málico por una L málico deshidrogenasa citoplasmática . La enzima ácido fosfoenolpirúvico carboxiquinasa (PEP carboxiquinasa), especifica de esta vía convierte en ácido málico en acido fosfoenolpirúvico, en esta reacción se requiere el consumo de GTP y se pierde CO2.

Una vez formado el fosfoenolpirúvicola vía procede por la inversión de lasreacciones de la vía glucolítica hasta laformación de la fructosa 1,6-bifosfato ya que todas las enzimas que participan catalizan reacciones reversibles.

Este elude la reacción de la fosfofructoquinasa 1 que es

irreversible. La enzima que interviene es la bifosfofructofosfatasa 1 que cataliza la reacción de

fructosa 1,6-bifosfato a fructosa-6-fosfato y que es la enzima

principal reguladora de esta vía.

Una vez formada la fructosa-6-fosfato

la enzima fosfoglucoisomerasa, de la

vía glucolítica, la convierte en glucosa-6-fosfatasa, reacción que constituye el tercer y último rodeo metabólico.

La glucosa-6-fosfato formada se convierte en glucosa libre por

la acción de la enzima glucosa-6-fosfatasa que a su vez permita

que la glucosa formada pueda salir de este tejido.

Para la formación de una molécula de glucosa se consume un

equivalente de 6 ATP.

El glicerol precursor de la gluconeogénesis, proviene fundamentalmente de la degradación de los triacilgliceroles del tejido adiposo, el ácido láctico de la glucólisis anaerobia del eritrocito y el músculo en ejercicio anaerobio. En el hígado y el músculo se establece un ciclo ya que la glucosa formada por la gluconeogénesis pasa a la sangre y puede alcanzar de nuevo el músculo, este ciclo se conoce como el ciclo de Cori y es característico del ejercicio físico.

Entre el músculo y el hígado se establece otra relación interorgánica mediante el Ciclo de Cahill, la degradación de la proteínas hísticas musculares, que ocurre durante el Ayuno, libera aminoácidos que al transaminarse con el ácido pirúvico proveniente de la glucólisis se convierte en alanina, este aminoácido pasa a la sangre, alcanza al hígado y allí constituye un precursor para la síntesis de glucosa, la cual pasa a la sangre y puede ingresar de nuevo al músculo.

Intervienen 2 enzimas fundamentales la pirúvico carboxilasa y la bifosfofructofosfatasa 1 .La pirúvico carboxilasa resulta activada por las elevadas concentraciones de Acetil CoA.La bifosfofructofosfatasa 1 es la principal enzima reguladora de la gluconeogénesis y su mecanismo de regulación es alostérico siendo sus efectores positivos el ATP y el citrato, y sus efectores negativos el AMP, el ADP y la fructosa2,6-bifosfato. Como puede apreciarse los efectores alostérico de esta enzima actúan de modo inverso a como lo hacen, esos mismos efectores, en el caso de la enzima fosfofructoquinasa 1 , ello es fundamental en la regulación en la regulación coordinada de la glucólisis y la gluconeogénesis.

La regulación coordinada de la glucólisis y la gluconeogénesisdepende de tales efectores inversos. Así el nivel elevado deAMP o ADP activa la glucólisis y deprime la gluconeogénesis, un efecto opuesto lo provocaría un nivel elevado ATP.Por otra parte, la liberación del glucagón, al activar el centro fosfatásico de la enzima bifuncional condiciona que disminuyan los niveles de fructosa 2,6 bifosfato, lo cual provoca que se deprima la glucólisis al faltar el principal efector alostérico positivo de la enzima marcapaso, la fosfofructoquinasa 1, por el contrario la gluconeogénesis se activaría al decrecer la concentración de un efector negativo de la principal reguladora de esta vía, la bifosfofructofosfatasa 1. Un efecto inverso se provocaría por la liberación de la hormona insulina.

En el Stress: Efecto de Adrenalina

En la escasez:Efecto de Glucagón

En la abundancia:Efecto de Insulina

A traves del AMPc

1.- Unión de la hormona con su receptor de membrana: activación de adenilciclasa.

El stress provoca liberaciónsuprarrenal de Adrenalina, afectando

a las células con receptor

Se forma AMP’c en enormes cantidades

Este segundo mensajero provoca activación de proteincinasa dependiente de AMP’c.

2.- Activación de Proteincinasa por efecto de AMP’c

Provoca fosforilación de 3 pasos determinantes.

En el hígado se estimulan receptores a-1 con movilización de calcio y activación de una fosforilasa-cinasa sensible a Ca-Calmodulina.

Primer efecto de Proteincinasa activada

Se fosforilan las subunidades a y b de la fosforilasa-cinasa b convirtiéndola a su forma “a”.

En la subunidad d se enlazan 4 Ca+.

En la subunidad g se activa el SITIO CATALÍTICO.

Segundo efecto de Proteincinasa activada

La actividad de la glucógeno sintasa depende de que sea desfosforilada

• Al mismo tiempo que se activa la FOSFORILASA se desactiva la

SINTASA.• Aumenta la producción de energía.

Activación de Glucógeno Fosforilasa

Cuando la fosforilasa cinasa está activada (por aumento de calcio), se inicia la contracción muscular y la fosforilación de la glucógeno fosforilasa

La obtención de la glucosa-1-P produce glucosa disponible

para obtener energía.Hay un efecto multiplicador que genera miles de moléculas.

La hiperglicemia provoca liberación de insulina• Se activa función de fosfodiesterasa que

convierte AMP’c en 5’AMP, impidiendo la activación de proteinfosfatasa-dep-AMP’c.

Se bloquean los efectos de Fosforilación. Desciende la presencia de Inhibidor-1P La función de proteinfosfatasa-1 surge y ejecuta

la desfosforilación.

Gracias por su Atención