QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.

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1 QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
BOLILLA 5 (Lic. en Biol. Molec.): METABOLISMO DEL GLUCOGENO. Glucogenólisis. Enzimas. Regulación. Glucogeno- génesis. Enzimas. Glucogenina. Control hormonal. BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA: Gluconeogénesis. Compartimentalización. Reacciones. Costo energético. BOLILLA 6 (Ing. en Alim.): Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis: Ubicación celular, reacciones irreversibles, su regulación. Importancia metabólica. Regulación recíproca de glucólisis y gluconeogénesis. Metabolismo del glucógeno: Síntesis y degradación. Regulación enzimática. Metabolismo del almidón. Síntesis y degradación.

2 Estructura del Glucógeno
Extremos no reductores Unión α-1,6 Unión α-1,4

3 El Glucógeno El hepatocito muestra abundantes gránulos de glucógeno
abunda en el hígado (10% peso) y en músculo esquelético (3% peso), es un polímero de la glucosa y, por tanto, una forma de almacenamiento de glucosa dentro de la célula que le sirve de reservorio energético, es de elevado peso molecular, y sin embargo es soluble en agua, una función similar la desempeña el almidón en el mundo vegetal. El hepatocito muestra abundantes gránulos de glucógeno Tinción de PAS

4 Glucógeno fosforilasa
(dímero)

5 METABOLISMO DEL GLUCOGENO
BIOSINTESIS DEGRADACION GLUCOGENOLISIS GLUCOGENOGENESIS La síntesis y degradación de glucógeno está cuidadosamente regulada entre sí para cumplir con las necesidades energéticas de la célula.

6 NECESIDAD DE GLUCOSA: - ENTRE COMIDAS - ACTIVIDAD MUSCULAR INTENSA HIGADO Y MÚSCULO: DEPOSITOS O RESERVA DE GLUCÓGENO GLUCOGENOLISIS

7 GLUCOGENOLISIS Glucógeno fosforilasa
La degradación de glucógeno a glucosa disponible metabólicamente (Glu-6-P) tiene lugar en el citosol y precisa de la acción combinada de tres enzimas diferentes: Glucógeno fosforilasa 2) Enzima desramificante o Amilo-α (1,6)-glucosidasa 3) Fosfoglucomutasa

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9 DEGRADACION DE GLUCOGENO DE RESERVA (Músculo esquelético e hígado)
Glucógeno fosforilasa E.C

10 Enlaces a(1,6) no susceptibles a fosforilasa
Fosforilasa “degradación limitada”: 5 residuos de una rama y 3 de la otra, antes del punto de ramificación. Enlaces a(1,6) no susceptibles a fosforilasa (1,6)

11 Enzima desramificante:
Actividad transferasa: traslada un bloque de 3 residuos desde una rama a la otra Actividad glucosidasa: enlaces a(1,6).

12 Glucógeno fosforilasa
(1,41,4) glucantransfersa Transferencia: Enzima desramificante Enzima desramificante (16) glucosidasa

13 REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISIS
REGULACION ALOSTERICA: AMP (+), ATP(-), Glu-6-P (-) la Glucógeno fosforilasa. REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE: FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de la Glucógeno fosforilasa. REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON (Hepatocitos), ADRENALINA (Cels. Musculares).

14 REGULACIÓN POR MODIFICACIÓN COVALENTE
Consiste en modificar la actividad de la glucógeno fosforilasa mediante fosforilación: la fosforilasa B (poco activa) no está fosforilada, mientras que la fosforilasa A (muy activa) se encuentra FOSFORILADA. Esta regulación está sometida a control hormonal. Fosforilasa fosfatasa (PPT) Fosforilasa quinasa Glucagón (higado) Adrenalina Ca2+, AMP (músculo) Insulina (+)

15 REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISIS MUSCULAR
El glucógeno del músculo esquelético tiene como finalidad suministrar glucosa para que sea degradada oxidativamente y se pueda obtener ATP para la actividad muscular. 

16 REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISIS HEPÁTICA
El glucógeno hepático sirve como fuente de glucosa para los tejidos extrahepáticos, incluido el músculo esquelético, ante un descenso de la glucemia.

17 Debido al diferente papel del glucógeno muscular y el hepático, la regulación hormonal es diferente en estos órganos.

18 Fosforilación de la proteína blanco
Regulación hormonal Hormona (primer mensajero) Espacio extracelular Transductor (Proteína G) AMPc (segundo Efector (Adenilato ciclasa) Proteína quinasa A (inactiva) (activa) Fosforilación de la proteína blanco Respuesta Metabólica Fosfodiesterasa Teofilina Cafeina Efecto activador Efecto inhibidor

19 REGULACIÓN HORMONAL: El segundo mensajero (celular) de la acción hormonal es el AMP cíclico (AMPc), que es sintetizado por la adenilato ciclasa.

20 Adrenalina (músculo) Glucagón (hígado)

21 Músculo Hígado

22 Regulación por Insulina
Luego de una comida Insulina Glucemia PANCREAS Fosforilasa fosfatasa

23 Destinos metabólicos de la glucosa
Glucogenogénesis Glucógeno Glucosa Glucosa-6-fosfatasa (solo en hígado) Via de las Pentosas Ribosa-5-P GLUCOSA-6-P Piruvato Via Glicolitica

24 El exceso de glucosa es convertido en formas poliméricas (reserva)
GLUCOGENOGÉNESIS (Síntesis de glucógeno) El exceso de glucosa es convertido en formas poliméricas (reserva)

25 GLUCOGENOGÉNESIS La biosíntesis del glucógeno consiste en la adición sucesiva de restos de glucosa, utilizando una molécula donadora de restos de glucosa: la UDP-glucosa.

26 GLUCOGENOGÉNESIS Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno: UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa) Glucógeno sintasa Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno

27 Activación de las unidades de glucosa a UDP-Glucosa
UDP-glucosa pirofosforilasa Glu-6-P Fosfoglucomutasa

28 GLUCOGENOGÉNESIS Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno: UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa) Glucógeno sintasa Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno 28

29 Polimerización: adición de las unidades de glucosa
Glucógeno sintasa

30 Protein-Tyr glucosil transferasa
El cebador de la glucógeno sintasa es una cadena corta de residuos de glucosa ensamblados por una proteína denominada glucogenina: GLUCOGENINA Tyr194 + Protein-Tyr glucosil transferasa GLU-Glucogenina UDP

31 GLUCOGENINA Tyr194 UDP O

32 Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno:
GLUCOGENOGÉNESIS Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno: UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa) Glucógeno sintasa Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno 32

33 Ramificación: una enzima ramificante [amilo (1,4 →1,6)-transglucosidasa] traslada una cadena terminal de unos seis o siete residuos de glucosa, a un grupo hidroxilo situado en la posición 6 de un residuo de glucosa en el interior del polímero. Se forman enlaces (1->6) en los puntos de ramificación. Amilo α(1,4 →1,6)-glucosil transferasasa Extremos no reductores Punto de ramificación (α-1,6)

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35 REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOGENESIS
REGULACION ALOSTERICA: Glu-6-P (+), Ca++ (-), Glucogeno (-) la Glucógeno sintasa. REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE: FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de la Glucógeno sintasa. REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON (Hepatocitos), ADRENALINA (Cels. Musculares).

36 REGULACIÓN HORMONAL Y POR MODIFICACIÓN COVALENTE
Cuando la Glucógeno sintasa (GS) está fosforilada es poco activa (GSb), mientras que cuando se encuentra desfosforilada es muy activa (GSa). Esta regulación está sometida a control hormonal. P (+) Fosfatasa INSULINA Sintasa B (poco activa) P Sintasa A (muy activa) (+) Quinasa ADRENALINA GLUCAGÓN ATP ADP

37 Glu-6-P (+) Hígado y Músculo Glu-6-P (-) ATP (-) Ca++ (+) AMP (+) Hígado y Músculo

38 Activación de la Glucogenolisis Inhibición de la Glucogenogénesis
Músculo Hígado SNC MEDULA ADRENAL PANCREAS Carrera Estrés emocional Agresión física Glucemia Entre comidas Dieta libre de carbohidratos Activación de la Glucogenolisis Inhibición de la Glucogenogénesis

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40 Bibliografia Bibliografía Complementaria
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007). 2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008). 3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis. 4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed. (1997). Bibliografía Complementaria 1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005). 2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).