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Control hormonal del metabolismo del glucógeno. 

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Control hormonal del metabolismo del glucógeno. 

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IMPORTANCIA Y FUNCIÓN DEL GLUCÓGENO.
• Forma de almacenamiento de glucosa fácilmente movilizable
• El exceso de glucosa de la dieta se almacena como glucógeno. Se moviliza cuando surge una necesidad: actividad muscular, entre comidas (reserva energética 12 - 24 h)
• Se encuentra en el citosol: gránulos de 10-40nm. Contiene las enzimas para su degradación y biosíntesis y las enzimas reguladoras.
• Lugares principales de almacenamiento: hígado y músculo esquelético

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GLUCÓGENO HEPÁTICO - Control hormona.

El glucagón y la adrenalina estimulan la glucogenolisis. La insulina estimula la síntesis.

GLUCÓGENO MUSCULAR - control hormonal.

La adrenalina estimula la glucogenolisis La insulina estimula la síntesis

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El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.

Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.

Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo energético.

En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular.

El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.

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El glucógeno es un  polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de  glucosa; es soluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en el músculo.

Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas por enlaces glucosídicos 1,4; uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.

Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.

La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:

1. La ramificación aumenta su solubilidad.

2. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.

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El glucógeno es la principal fuente de energía durante el ayuno o entre comidas. El glucógeno proporciona energía hasta por 18 horas, después de lo cual los requerimientos de energía se satisfacen mediante la oxidación de ácidos grasos.

V Í A S
M E T A B O L I C A S
Las 2 vías metabólicas del glucógeno son:
- La glucogénesis (síntesis de glucógeno)
- La glucogenólisis (descomposición del glucógeno).

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¿Por qué está controlado el metabolismo del glucógeno?

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¿Por qué está controlado el metabolismo del glucógeno?

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Está controlado por regulación alostérica (los metabolitos indican el estado de energía celular y ayudan en la modulación) y hormonal. Las hormonas y diferentes efectores se coordinan para producir el efecto apropiado necesario para satisfacer las necesidades energéticas.

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Glucogénesis

Definición

La síntesis de glucógeno, consiste en el almacenamiento del exceso de glucosa para su uso futuro.

El proceso no es de novo e implica la adición de residuos de glucosilo a moléculas de glucógeno ya existentes.

Paso 1

Isomerización de glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato

La adición de glucosa al glucógeno se inicia mediante la fosforilación de glucosa a glucosa-6-fosfato.

Enzimapara convertir la glucosa en glucosa-6-fosfato :

Hexoquinasa en el músculo

Glucoquinasa en el hígado

Fuente del grupo fosfato: trifosfato de adenosina (ATP)

Luego, la glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato por la enzima fosfoglucomutasa.

Glucosa + ATP → glucosa-6-fosfato → glucosa-1-fosfato

Paso 2

Reacción de glucosa-1-fosfato con trifosfato de uridina para formar una forma activada de glucosa:

La glucosa-1-fosfato reacciona con trifosfato de uridina para formar una forma activa de glucosa conocida como glucosa de difosfato de uridina (UDP-glucosa).

Enzima: UDP-glucosa pirofosforilasa

El pirofosfato inorgánico se libera en la reacción.

Glucosa-1-fosfato + trifosfato de uridina → UDP-glucosa + pirofosfato

Paso 3

Formación del enlace glucosídico

En este paso, se produce la unión de la UDP-glucosa al grupo hidroxilo del extremo libre de una cadena de glucógeno.

Enzima: glucógeno sintasa (enzima limitante de la velocidad de la glucogénesis)

Glucogenina:

Clasificada como una glicosiltransferasa

Proteína central de la molécula de glucógeno preexistente a la que se une la glucosa (de UDP-glucosa)

Actúa como iniciadora de la síntesis de glucógeno.

Trifosfato de uridina se libera en el proceso.

La cadena se forma a través de enlaces alfa-1,4-glucosídicos.

Paso 4

Ramificación del glucógeno:

Cuando una cadena contiene aproximadamente 8-10 unidades de glucosa, sigue la ramificación (retirando la cadena en crecimiento del extremo no reductor de la cadena).

Luego, una enzima diferente se "vuelve a unir" a una cadena vecina a través de los enlaces entre los carbonos 1 y 6 (enlace alfa-1,6-glucosídico).

Enzima: amilo-(1,4→1,6)-transglicosilasa

También llamada enzima ramificadora

Similar a la actividad de la glucosiltransferasa y permite el alargamiento de la cadena por ramificación

Las cadenas de glucógeno crecen a medida que la glucógeno sintasa agrega residuos de glucosa y se producen ramificaciones adicionales.

Ramificación de la cadena de glucógeno mediada por la enzima ramificadora
Imagen por Lecturio.

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Metabolismo del Glucógeno | Concise Medical Knowledge

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La síntesis de glucógeno, consiste en el almacenamiento del exceso de glucosa para su uso futuro. El proceso no es de novo e implica la adición de residuos de glucosilo a moléculas de glucógeno ya existentes. Isomerización de glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato La adición de glucosa al glucógeno se inicia mediante la fosforilación de glucosa a glucosa-6-fosfato.

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Hormonas que se encargan del control hormonal del metabolismo de glucógeno 

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Hormonas que se encargan del control hormonal del metabolismo de glucógeno 

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- En el hígado, la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre está regulada por las hormonas glucagón e insulina

- Metabolismo del glucógeno y sus factores reguladores: La epinefrina, el glucagón y el AMP activan la glucógeno fosforilasa, por lo que se promueve la glucogenólisis y se produce glucosa para el consumo de energía. La insulina activa la glucógeno sintasa, lo que facilita la acumulación de glucógeno.

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Glucogénesis

La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se produce gracias al enzima glucógeno sintetasa. 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.

La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos:

En primer lugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato, gastando una molécula de ATP.

glucosa + ATP → glucosa-6-P + ADP

A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato con gasto de un ATP.

glucosa-6-P ←→ glucosa-1-P

Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de un UTP.

glucosa-1-P + UTP → UDP-glucosa + PPi

La glucógeno sintetasa va uniendo UDP-glucosa para formar el glucógeno.

(glucosa)n + UDP-glucosa → (glucosa)n+1 + UDP

Por una reacción de ruptura de las triosas pasa fructosa 1-6 di-fosfato a fosfato de hidroxicetona (o a gliceraldehido-3 fosfato).

Glucogenolisis

Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de moléculas de glucosa en el momento que se necesita. La enzima glucógeno fosforilasa va quitando glucosas de una rama del glucógeno hasta dejar 4 moléculas de glucosa en la rama, la glucantransferasa toma tres de estas glucosas y las transfiere a la rama principal y por último, la enzima desramificante quita la molécula de glucosa sobrante en la reacción.

Enzimas de la glucogenolisis

En la glucogenolisis participan dos enzimas:

La glucógeno fosforilasa, que cataliza la fósforolisis o escisión fosforolítica de los enlaces alfa 1-4 glicosídicos, que consiste en la separación secuencial de restos de glucosa desde el extremo no reductor, según la reacción:

(glucosa) n + Pi3 ←→ (glucosa) n-1 + glucosa-1-P

Esta reacción es muy ventajosa para la célula, en comparación con una de hidrólisis.

Enzima desramificante del glucógeno. La glucógeno fosforilasa no puede escidir los enlaces O-glicosídicos en alfa(1-6). La enzima desramificante del glucógeno posee dos actividades: alfa(1-4) glucosil transferásica que transfiere cada unidad de trisacárido al extremo no reductor, y elimina las ramificaciones por los enlaces alfa 1-6 glicosídicos:

glucosa-6-P + H ₂ O ₂ → glucosa + Pi