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

ABUNDANCIA ESCASEZ Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

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

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 SINTETASA

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-6fosfatasa. 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

Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 3

GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 4

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 ATPAMPc AMPc + RR proteíncina sa activa C Fosforilasa quinasa activa Fosforilasa activa Glucosa-1-P Energía… Fuente: BIOQUIMICA DE MATHEWS.C

ACTIVACIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS POR LA ADRENALINA

Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

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

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

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

Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

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 TIPO NOMBRE

DEFICIENCIA ENZIMÁTICA

VON GIERKE

Glucosa-6fosfatasa

II

POMPÉ

a-glucosidasa lisosomal

III

CORI

Enzima desramificante

I

CONSECUENCIAS ESTRUCTURALES O CLÍNICAS Hipoglicemia postabsortiva grave, acidosis láctica, hiperlipidemia Gránulos de glucógeno en los lisosomas Estructura alterada del glucógeno, hipoglicemia

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