Metabolismo del gluc

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Metabolismo del glucógeno
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• El glucógeno representa la principal forma de
  almacenamiento de carbohidratos en animales.

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• Cuando existe una disminución significativa de
  glucosa en sangre, el glucógeno es degradado por
  medio de una serie de enzimas para cubrir las
  necesidades energéticas de nuestro organismo.
• Este proceso es llamado glucogenólisis.

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Lugares de almacenamiento

• El glucógeno se encuentra en el hígado y músculo.
• El glucógeno hepático sirve en gran parte para
  exportar unidades de hexosa para la conservación
  de la glucosa sanguínea, en particular entre
  comidas.
• Después de 12 a 18 horas de ayuno, el hígado
  casi agota su reserva de glucógeno.
• La liberación del glucógeno en el hígado es
  desencadenada por niveles bajo de glucosa en
  sangre.

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• La función del glucógeno muscular es actuar como
  una fuente de fácil disponibilidad de unidades de
  hexosa para la glucólisis dentro del propio
  músculo.
• En el músculo, la glucosa-6-fosfato obtenida de
  la descomposición del glucógeno entra en la vía
  glucolítica directamente, en vez de ser
  hidrolizada a glucosa y después exportada a la
  sangre.
• El glucógeno muscular sólo disminuye de manera
  significativa después de ejercicio vigoroso
  prolongado.
• Puede inducirse un almacenaje mayor de glucógeno
  muscular con dietas ricas en carbohidratos
  después de la depleción por el ejercicio.

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Descomposición del glucógeno.

• Primero rupturas fosforolíticas secuenciales de
  los enlaces a(1-4)

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• La glucógeno fosforilasa rompe los enlaces
  glucosídicos a(1-4) entre los residuos que están
  en los extremos no reductores por simple
  fosforólisis.
• La glucógeno fosforilasa es una fosfotransferasa
  que degrada secuencialmente las cadenas de
  glucógeno en sus extremos no reductores hasta que
  están sólo cuatro residuos de glucosa en la
  ramificación. La estructura se denomina dextrina
  límite y la fosforilasa no puede degradarla más.

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• Segundo las ramas del glucógeno son removidas
  por medio de una segunda enzima, la (a1,4 ?a1,4)
  glucantransferasa quien cataliza dos reacciones.
• La primera reacción, elimina tres de los
  residuos de glucosa restantes y transfiere este
  trisacárido intacto al extremo de alguna otra
  ramificación externa.
• A continuación el residuo restante de glucosa
  unido a la cadena en posición a(1-6), es removido
  hidrolíticamente liberando glucosa.
• Ambas actividades se encuentran en sitios
  separados de la misma cadena polipeptídica
  (enzima desramificante)

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(No Transcript)
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• Tercero la glucosa-1-fosfato producida por la
  glucógeno fosforilasa es convertida en
  glucosa-6-fosfato por la fosfoglucomutasa. La
  reacción produce glucosa 1,6 bisfosfato como un
  intermediario temporal pero esencial.
• enzima-fosfato glucosa-1-fosfato ? enzima
  glucosa-1,6-bisfosfato
• glucosa-1,6-bisfosfato enzima?enzima-fosfato
  glucosa-6-fosfato
• glucosa-1-fosfato ?
  glucosa-6-fosfato

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• Finalmente
• Esta glucosa fosforilada, para salir de las
  células hepáticas, debe ser hidrolizada a glucosa
  y ortofosfato mediante la enzima
  glucosa-6-fosfatasa.
• Glucosa-6-P H2O ? Glucosa Pi
• En cambio el glucógeno muscular, se utiliza
  principalmente como fuente de glucosa-6-fosfato
  para el catabolismo en las células musculares.(no
  hay glucosa-6-fosfatasa)

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Síntesis del glucógeno

• La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se
  llama glucogénesis y se produce gracias al enzima
  glucógeno sintetasa.
• No constituye el inverso de la descomposición del
  glucógeno.
• La adición de una molécula de glucosa al
  glucógeno consume dos enlaces de alta energía
  una procedente del ATP y otra que procede del UTP
  
• Ocurre principalmente en el músculo y en el
  hígado

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• Primero la glucosa es transformada en
  glucosa-6-fosfato, gastando una molécula de ATP.
• glucosa ATP ? glucosa-6-P ADP
• La reacción es catalizada por la enzima
  glucoquinasa en el hígado y por la enzima
  hexoquinasa en el músculo.
• Segundo a continuación se transforma la
  glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato
• glucosa-6-P ?? glucosa-1-P
• La reacción es catalizada por la enzima
  fosfoglucomutasa.

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• Tercero la glucosa-1-fosfato reacciona con UTP,
  para producir uridina difosfato glucosa
  (UDP-glucosa) y pirofosfato (PPi).
• glucosa-1-P UTP ? UDP-glucosa
  PPi

UDP-Glucosa pirofosforilasa
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• Cuarto la enzima glucógeno sintetasa va uniendo
  UDP-glucosa a través de enlaces glicosídicos a
  (1-4), para formar el glucógeno.
• (glucosa)n UDP-glucosa ? (glucosa)n1 UDP

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• Finalmente la enzima de ramificación transfiere
  un segmento de siete residuos de largo de una
  cadena en crecimiento, a un nuevo punto de
  ramificación (generalmente a cuatro residuos de
  otra ramificación) a través de un enlace
  glicosídico a (1-6).

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• Importante
• La enzima glucógeno sintasa, no puede formar un
  enlace entre dos moléculas aisladas de glucosa.
  Es decir debe agregarse a una cadena ya existente
  con enlaces a (1-4).
• Para lograr entonces comenzar la síntesis se
  necesita un cebador. En este caso el grupo
  hidroxilo de una tirosina específica de la
  proteína glucogenina cumple este fin.
• La síntesis comienza enlazando un residuo de
  glucosa con el hidróxilo de la tirosina y luego
  los otros residuos se agregan en forma sucesiva
  al primero.
• La propia molécula de glucogenina actúa como
  catalizador, hasta la unión de ocho moléculas de
  glucosa. Luego comienza a funcionar la glucógeno
  sintasa.

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• ? Una proteína glicogenina es la que une la
  primera molécula de glucosa.
• ? La enzima glicógeno sintasa forma un complejo
  con la glicogenina.
• ? Este complejo comienza a alargar la cadena al
  unirse moléculas de UDP-glucosa.

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Control del metabolismo del glucógeno

• Debido a la importancia de mantener los niveles
  de glucosa sanguínea, la síntesis y degradación 
  del glucógeno están muy reguladas. 
• En el hígado la síntesis de glucógeno se acelera
  durante periodos en los que el individuo está
  bien alimentado, por tanto la degradación  del
  glucógeno se acelera en periodos de ayuno.
• En el músculo  la degradación  del glucógeno
  ocurre durante el ejercicio activo y la
  acumulación comienza en cuanto el músculo  entra
  en reposos.

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• La regulación de la síntesis y degradación 
  ocurre a dos niveles
• 1.- la glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa
  son controladas alostericamente.
• 2.- control hormonal.

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1.- La regulación a través de la glucógeno
sintetasa y la glucógeno fosforilasa

• La glucógeno sintetasa (participante de la
  síntesis) tiene dos formas glucógeno sintetasa I
  (independiente de la presencia de glucosa 6
  fosfato para su acción), que no está fosforilada
  y es activa, y la glucógeno sintetasa D
  (dependiente de la presencia de glucosa 6 fosfato
  para su acción), que está fosforilada y es menos
  activa.
• La glucógeno fosforilasa (participante de su
  degradación), también tiene dos formas glucógeno
  fosforilasa b, menos activa, que no está
  fosforilada y la glucógeno fosforilasa a, activa,
  que está fosforilada.

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DESFOSFORILADAS
FOSFORILADAS
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1.1.- Regulación de la síntesis de glucógeno y la
degradación  en estado de buena alimentación

• En el estado de buena alimentación, la glucógeno
  sintasa es activada alostericamente por
  glucosa-6-fosfato cuando está presente en
  concentraciones elevadas.
• Por el contrario, la glucógeno fosforilasa es
  inhibida alostericamente por la
  glucosa-6-fosfato, así como por el ATP. En el
  hígado la glucosa también sirve como un inhibidor
  alostérico de la glucosa fosforilasa

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1.2.- Activación de la degradación  del glucógeno
en músculo por calcio y AMP.

•  
• a.- efecto del Ca2
•  
• Durante la contracción muscular existe una
  urgencia por ATP,  esta energía es aportada por
  la glucosa almacenada en el glucógeno. Los
  impulsos nerviosos causan despolarización de la
  membrana, lo cual a su vez promueve la liberación
  de Ca2 desde el retículo sarcoplásmico. El Ca2
  se une a una subunidad de la fosforilasa cinasa,
  la calmodulina la activa sin la necesidad de su
  fosforilación (acción catalizada por la proteína
  cinasa). Cuando el músculo  se relaja, el Ca2
  retorna al retículo sarcoplásmico y la
  fosforilasa cinasa se torna inactiva. Esta
  enzima, la fosforilasa cinasa, tiene su máxima
  actividad cuando está fosforilada y con Ca2
  unido.

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• b.- efecto del AMP
•  
• La glucógeno fosforilasa tipo b  muscular es
  activa en presencia de elevados niveles de AMP,
  lo que ocurre en el músculo  en condiciones de
  anoxia extrema y alto consumo de ATP. El AMP se
  une a la forma inactiva de la glucógeno
  fosforilasa b causando su inactivación sin
  fosforilación.

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2.- control hormonal.

• Las hormonas adrenalina y glucagón activan las
  proteínas quinasas que fosforilan ambas enzimas,
  provocando activación de la glucógeno
  fosforilasa, estimulando la degradación del
  glucógeno mientras que la glucógeno sintetasa
  disminuye su actividad, lo que inhibe la síntesis
  de glucógeno.
• La hormona insulina provoca la desfosforilación
  de las enzimas, en consecuencia la glucógeno
  fosforilasa se hace menos activa, y la glucógeno
  sintetasa se activa, lo que favorece la síntesis
  de glucógeno.
• Es decir, que hormonas como la adrenalina y el
  glucagón favorecen la degradación del glucógeno,
  mientras que la insulina estimula su síntesis.

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(No Transcript)