9. 0 Metabolismo de glucógeno 9. 1 Degradación o glucogenolísis 9 9.0 Metabolismo de glucógeno 9.1 Degradación o glucogenolísis 9.2 Síntesis o glucogenogénesis

9.1 Degradación de glucógeno Glucogenolísis

La energía en forma de glucosa presente en los fluidos corporales de un hombre de 70 kg es de 40 kcal, mientras que la energía en forma de glucógeno total es de 600 kcal, aún después de una noche de ayuno.

El glucógeno es un almacén de glucosa que se puede movilizar rápidamente. Se almacena en el citosol en forma de gránulos. Es un polímero de residuos de glucosa muy grande y ramificado. El glucógeno aumenta la cantidad de glucosa disponible inmediatamente entre las comidas y durante la actividad muscular. Los principales sitios de almacenamiento de glucógeno son el hígado (hasta 10%) y el músculo esquelético (hasta 1 a 2%). La concentración es mayor en hígado pero la cantidad de glucógeno es mayor en el músculo debido a su mayor masa. El glucógeno muscular se puede agotar después de 1 hora de ejercicio intenso.

Si la glucosa presente en el glucógeno estuviera disuelta en el citosol su concentración sería de 0.4 M lo cual afectaría las propiedades osmóticas de la célula. La concentración del glucógeno es 0.01 μM. La mayoría de los residuos de glucosa están unidos por enlaces glicosídicos -1,4. Las ramificaciones se unen por enlaces glicosídicos -1,6. Las cadenas de glucógeno están formadas por 12 a 14 residuos de glucosa y se extienden en niveles. Las cadenas internas tienen dos ramas unidas por enlaces glicosídicos -1→6. Las cadenas en el nivel externo no están ramificadas.

FIGURE 15-33b Glycogenin and the structure of the glycogen particle FIGURE 15-33b Glycogenin and the structure of the glycogen particle. (b) Structure of the glycogen particle. Starting at a central glycogenin molecule, glycogen chains (12 to 14 residues) extend in tiers. Inner chains have two (α1→6) branches each. Chains in the outer tier are unbranched. There are 12 tiers in a mature glycogen particle (only 5 are shown here), consisting of about 55,000 glucose residues in a molecule of about 21 nm diameter and Mr ~1 × 107.

En las partículas básicas de glucógeno maduro (la partícula β) hay doce niveles con aproximadamente 55,000 residuos de glucosa con un diámetro de 21 nm y un peso molecular cercano a 10 millones. Cuando 20 a 40 partículas se agregan forman las rosetas α las cuales se pueden ver al microscopio electrónico.

Enzimas involucradas en la conversión de glucógeno a glucosa 6-fosfato: Glucógeno fosforilasa. Enzima desramificante (actividad de transferasa). Enzima desramificante (actividad de a-1,6 glucosidasa). Fosfoglucomutasa.

Reacción catalizada por la glucógeno fosforilasa

Reacción catalizada por la alfa 1,6 glucosidasa

Reacción catalizada por la fosfoglucomutasa

Reacción catalizada por la fosfoglucomutasa FIGURE 15-27 Reaction catalyzed by phosphoglucomutase. The reaction begins with the enzyme phosphorylated on a Ser residue. In step 1, the enzyme donates its phosphoryl group (green) to glucose 1-phosphate, producing glucose 1,6-bisphosphate. In step 2, the phosphoryl group at C-1 of glucose 1,6-bisphosphate (red) is transferred back to the enzyme, re-forming the phosphoenzyme and producing glucose 6-phosphate.

9.2 Síntesis de glucógeno Glucogenogénesis

Donador de residuos de glucosa en la síntesis de glucógeno

Formación de UDP-glucosa UDP-glucosa pirofosforilasa

Glucógeno sintasa UDP

Síntesis de novo de glucógeno. -Glicogenina. -Glucógeno sintasa.

Síntesis de novo de glucógeno. -Glicogenina. -Glucógeno sintasa. -Enzima ramificante

Enzima ramificante de glucógeno

Glucosa 1-P + UTP  UDP-glucosa + PPi PPi + H2O  2 Pi Ecuación balanceada de la síntesis de glucógeno (Adición de un residuo de glucosa a glucógeno) Glucosa 6-P  Glucosa 1-P Glucosa 1-P + UTP  UDP-glucosa + PPi PPi + H2O  2 Pi UDP-glucosa + glucógenon  glucógenon+1 + UDP UDP + ATP  UTP + ADP ------------------------------------------------------------------ G6P + ATP + glucógenon + H2O  Glucógenon+1 + ADP + 2Pi

Regulación recíproca de la degradación y de la síntesis de glucógeno.

La fosforilación induce un efecto opuesto sobre la actividad de la glucógeno sintasa y la glucógeno fosforilasa.

Regulación de la glucógeno fosforilasa en hígado y en músculo

Regulación hormonal de la degradación de glucógeno en músculo y en hígado. -Epinefrina y glucagon. -Amplificación. -Destino tejido específico de la glucosa.

Efecto de la glucosa y la insulina sobre la actividad de glucógeno fosforilasa

GSK3 = Glucógeno sintasa cinasa 3 CKII = Caseína cinasa II

IRS-1 = Sustrato del receptor de insulina. PI-3K = Fosfatidil inositol 3 cinasa. PIP3 = Fosfatidilinositol 3,4,5 trifosfato. PDK-1 = Proteína cinasa 1 dependiente de fosfoinosítidos PKB (Akt) = Proteína cinasa B.

Regulación hormonal diferencial de la glicólisis en hígado y en músculo.

Mecanismos por medio de los cuales la insulina aumenta la síntesis de glucógeno en músculo