UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, FASE I, UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA MÉDICA 2º AÑO CICLO ACADÉMICO 2,013
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO DR. MYNOR A. LEIVA ENRÍQUEZ
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
ABUNDANCIA
ESCASEZ Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA) Glucogénesis en el músculo Luego de digerir y absorber los carbohidratos, se eleva la glicemia. Luego de captar glucosa (GLUT-4), el músculo forma glucógeno cuando se satisface su demanda de energía y queda glucosa disponible. La mayor avidez de la enzima hexocinasa por su sustrato, determina que se inicie la glucogénesis muscular antes que la glucogénesis hepática. Es estimulada por la INSULINA.
GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA) • Glucogénesis en el hígado
• El
hígado capta glucosa (GLUT-2) a demanda, y forma glucógeno tardíamente, ante estados de mayor hiperglicemia. • La menor avidez de la enzima glucocinasa por su sustrato, retrasa la glucogénesis hepática en comparación con la glucogénesis muscular. • Es estimulada por la INSULINA.
V max
100
Actividad
Hexocinasa
Glucocinasa
50
0 0
5
10
15
20
25
Glucosa en sangre (mmol/L)
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 1
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 2
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 3
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 4
Estructura del Glucógeno
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Estructura del Glucógeno
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 5
Síntesis de Glucógeno. Resumen
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Fuente: BIOQUIMICA DE MATHEWS.C 3ª Ed.
GLUCOGENESIS RESUMEN
5
4
2
3
1.
GLUCOCINASA
2.
FOSFOGLUCOMUTASA
3.
UDP-GLUCOSA PIROFOSFORILASA
4.
GLUCÓGENO SINTASA
5.
ENZIMA RAMIFICANTE
1 Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
GLUCOGENESIS RESUMEN La síntesis de glucógeno es un proceso más veloz y completo en las células musculares, que en volumen contienen más glucógeno que el hígado. La glucogénesis hepática llega a producir un volumen total de glucógeno menor que la muscular, sin embargo puede ser capaz de sostener la glicemia por varias horas, abasteciendo glucosa a eritrocitos y otros tejidos dependientes. Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
FUENTES DE GLUCOSA SANGUÍNEA
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
Almacenes de GLUCOSA y GLUCÓGENO en el cuerpo (adulto de 70Kg) %de masa Cantidad Calorías tisular
Tejido
Tipo
Hígado
Glucógeno
75 g
3 a 5%
300
Músculo
Glucógeno
250 g
0.5 – 1.0%
1000
Sangre y líquido extracelular
Glucosa
10 g
40
GLUCOGENÓLISIS (ESCASEZ) Glucogenólisis en el músculo El músculo aprovecha su reserva ante la menor falta de energía. Su producto final es la glucosa-6-P para consumo “interno”. Carece de la enzima
Glucosa-6-fosfatasa. Estimulada por la Adrenalina ante estados de stress. Inhibida por la Insulina.
GLUCOGENÓLISIS (ESCASEZ) Glucogenólisis en el hígado El hígado responde ante la hipoglicemia. Su producto final es la glucosa libre (por acción de la enzima glucosa-6-fosfatasa), tanto para consumo interno como para “exportarla” a la sangre. Estimulada por el Glucagón ante estados de ayuno y por la Adrenalina en momentos de Stress. Inhibida por la Insulina.
GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 1
Esta enzima contiene una molécula de Fosfato de Piridoxal unida covalentemente, necesaria como coenzima. Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 2
GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 3
GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 4
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
GLUCOGENÓLISIS El glucógeno hepático se degrada para APORTAR GLUCOSA a los eritrocitos y otros tejidos que la requieran como fuente de energía. La reserva de glucógeno hepático “exportable” puede durar entre 12 a 18 horas. Luego de su agotamiento, el hígado inicia la formación de glucosa a partir de la GLUCONEOGÉNESIS.
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
GLUCOGENÓLISIS
La degradación de glucógeno muscular ocurre cuando el ejercicio requiere energía y es insuficiente el aporte de la glucosa plasmática. El glucógeno muscular NO PUEDE SER COMPARTIDO A OTROS TEJIDOS.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
REGULACIÓN DEL METABOLISMO DE GLUCÓGENO
EN EL STRESS: EFECTO DE ADRENALINA EN LA ESCASEZ: EFECTO DE GLUCAGÓN EN LA ABUNDANCIA: EFECTO DE INSULINA
Efecto de Adrenalina. 1- Unión de la hormona con su receptor de membrana: activación de adenilciclasa
USAC Bioquímica ML
El stress provoca liberación suprarrenal 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.
EFECTO DE ADRENALINA. 2-ACTIVACIÓN DE PROTEINCINASA POR EFECTO DE AMP’C.
USAC Bioquímica ML
R2C2 + AMP’c = 2C (enz.activa) + 2(R-AMP’c-2) Provoca fosforilación de 3 pasos determinantes. En el hígado se estimulan receptores a-1 con movilización de calcio y activación de una fosforilasacinasa sensible a Ca-Calmodulina.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Ca++
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
AMP
Adrenalina Receptor Proteína G Adenilciclasa ATPAMPc AMPc + RR proteíncina sa activa C Fosforilasa quinasa activa Fosforilasa activa Glucosa-1-P Energía… Fuente: BIOQUIMICA DE MATHEWS.C 3ª.Ed.
Sistema de amplificación en cascada Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
ACTIVACIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS POR LA ADRENALINA
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
Activación de la glucogenólisis y la glucolisis en el músculo durante el ejercicio
Activación de la glucogenólisis y la glucolisis en el músculo durante el ejercicio
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
La hipoglicemia provoca EFECTO DE GLUCAGÓN: POR AYUNOliberación pancreática de Glucagón. El hígado responde activando adenilciclasa, generando AMP´c, activando proteincinasa, activando fosforilasa-cinasa, activando glucógeno-fosforilasa, activando al Inhibidor-1-P y desactivando glucógeno-sintetasa. Se produce y exporta
glucosa libre.
MECANISMOS DE LA FINALIZACIÓN DE LA RESPUESTA HORMONAL AL GLUCAGÓN
Hidrólisis del GTP en la subunidad Ga
Hidrólisis del AMPc por la fosfodiesterasa Actividad proteína fosfatasa … usualmente promovidos por liberación de insulina luego de comer.
EFECTO DE INSULINA: ACTIVACIÓN DE FOSFODIESTERASA USAC Bioquímica ML
La hiperglicemia provoca liberación de insulina Se activa función de fosfodiesterasa que convierte AMP’c en 5’AMP, impidiendo la activacion de proteinfosfatasa-depAMP’c
Efecto de Insulina (post-absorción)
MECANISMOS DE ACCIÓN DE LA INSULINA
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
CONTROL HORMONAL DE LA GLUCOGENÓLISIS
Hormona
Fuente
Iniciador
Efecto sobre la Glucogenólisis
Glucagón
Células a pancreáticas
Hipoglicemia
Activación rápida
Adrenalina
Médula suprarrenal
Estrés agudo, hipoglicemia
Activación rápida
Cortisol
Corteza suprarrenal
Estrés crónico
Activación crónica
Insulina
Celulas b pancreáticas
Hiperglicemia
inhibición
REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO EN ESTADO DE AYUNO. Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO EN ESTADO POSTPRANDIAL.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
REGULACIÓN ALÓSTERICA de la síntesis y la degradación del glucógeno.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Se libera calcio2+ del retículo endoplásmico en respuesta a hormonas o neurotransmisores unidos a receptores de la superficie celular.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
El aumento transitorio de la concentración de calcio2+ Intracelular favorece la formación del complejo Calmodulina-calcio2+.
El complejo Calmodulina-Calcio2+ es un componente esencial de muchas enzimas dependientes de Calcio2+.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Enfermedades del almacenamiento del glucógeno DEFICIENCIA ENZIMÁTICA
CONSECUENCIAS ESTRUCTURALES O CLÍNICAS
VON GIERKE
Glucosa-6fosfatasa
Hipoglicemia postabsortiva grave, acidosis láctica, hiperlipidemia
POMPÉ
a-glucosidasa lisosomal
Gránulos de glucógeno en los lisosomas
Enzima desramificante
Estructura alterada del glucógeno, hipoglicemia
TIPO NOMBRE
I
II
III
CORI
Enfermedades del almacenamiento del glucógeno CONSECUENCIAS TIPO NOMBRE ESTRUCTURALES O CLÍNICAS Estructura alterada del IV Andersen Enz. Ramificante glucógeno Exceso de depósito de glucógeno en el Fosforilasa del V McArdle músculo. Calambres y músculo astenia inducidos por el ejercicio Fosforilasa del Hipoglicemia, no tan VI Hers hígado grave como en el tipo I DEFICIENCIA ENZIMÁTICA
A V I S O:
AVISO La discusión del caso clínico de PANCREATITIS será en las fechas correspondientes a la
segunda rotación. La presentación del caso será a cargo de los grupos de la segunda rotación. Los grupos de la primera rotación asistirán a escuchar la presentación y aportar elementos que enriquezcan la discusión. Todos los grupos deben presentar informe escrito incluyendo mejoras. Pueden presentar sus informes preliminares para revisión al correo electrónico
[email protected] Saludos.
Dr. Leiva.
AVISO DE LA CONGELACIÓN DE NOTAS La próxima semana se hará la publicación y calendarización de la forma de hacer el trámite. Será realizado el proceso de revisión y adjudicación de NOTAS DE ZONA bajo la responsabilidad del PERSONAL DE LA OFICINA DE EVALUACIÓN (4° Nivel del Edificio C) Ni el área de BIOQUÍMICA y ninguno de los miembros de su personal tendrán participación en los trámites de este evento: todo correrá bajo programación y supervisión de la oficina de EVALUACIÓN. Coordinación de BIOQUÍMICA, Fase I.
Gracias …
PASEN BUEN DÍA