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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 cuandose satisface su demanda de energía y quedaglucosa disponible.
La mayor avidez de la enzima hexocinasapor su sustrato, determina que se inicie laglucogénesis muscular antes que laglucogénesis hepática.
Es estimulada por la INSULINA.
• 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.
GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA)
Hexocinasa
Glucocinasa
Glucosa en sangre (mmol/L)
V maxA
cti
vid
ad
0 5 10 15 20 25
100
50
0
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
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
1. GLUCOCINASA
2. FOSFOGLUCOMUTASA
3. UDP-GLUCOSA
PIROFOSFORILASA
4. GLUCÓGENO
SINTETASA
5. ENZIMA RAMIFICANTE
1
23
4
5
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)
Tejido Tipo Cantidad%de masa
tisularCalorías
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 lahipoglicemia. Su producto final es laglucosa libre (por acción de la enzimaglucosa-6-fosfatasa), tanto paraconsumo interno como para“exportarla” a la sangre.
Estimulada por el Glucagón anteestados de ayuno y por la Adrenalinaen 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
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
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.
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
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.
USAC Bioquímica ML
EFECTO DE ADRENALINA.
2-ACTIVACIÓN DE PROTEINCINASA POR EFECTO DE AMP’C.
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 fosforilasa-cinasa sensible a Ca-Calmodulina.
USAC Bioquímica ML
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Ca++
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
AMPFuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
Adrenalina
Receptor
Proteína G
Adenil-ciclasa
ATPAMPc
AMPc + RR
proteíncinasa 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
Activación de
la
glucogenólisis
y la glucolisis
en el músculo
durante el
ejercicio
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
Activación de la
glucogenólisis y la
glucolisis en el
músculo durante el
ejercicio
Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby
EFECTO DE GLUCAGÓN: POR
AYUNO
La hipoglicemia provoca
liberación 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
La hiperglicemia provoca liberación de insulina
Se activa función de fosfodiesterasa que convierte AMP’c en 5’AMP, impidiendo la activacion de proteinfosfatasa-dep-AMP’c
USAC Bioquímica ML
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 IniciadorEfecto sobre la
Glucogenólisis
GlucagónCélulas a
pancreáticasHipoglicemia
Activación
rápida
AdrenalinaMédula
suprarrenal
Estrés agudo,
hipoglicemia
Activación
rápida
CortisolCorteza
suprarrenalEstrés crónico
Activación
crónica
InsulinaCelulas b
pancreáticasHiperglicemia inhibición
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
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.
Se libera calcio2+ del retículo endoplásmico en
respuesta a hormonas o neurotransmisores
unidos a receptores de la superficie celular.
El aumento transitorio de la
concentración de calcio2+ Intracelular
favorece la formación del complejo
Calmodulina-calcio2+.
Fuente: Bioquímica, R Harvey – D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer
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
CONSECUENCIAS
ESTRUCTURALES O
CLÍNICAS
IVON
GIERKE
Glucosa-6-
fosfatasa
Hipoglicemia
postabsortiva grave,
acidosis láctica,
hiperlipidemia
II POMPÉa-glucosidasa
lisosomal
Gránulos de
glucógeno en los
lisosomas
III CORIEnzima
desramificante
Estructura alterada del
glucógeno,
hipoglicemia
Enfermedades del almacenamiento del glucógeno
TIPO NOMBRE DEFICIENCIA
ENZIMÁTICA
CONSECUENCIAS
ESTRUCTURALES O
CLÍNICAS
IV Andersen Enz. RamificanteEstructura alterada del
glucógeno
V McArdleFosforilasa del
músculo
Exceso de depósito de
glucógeno en el
músculo. Calambres y
astenia inducidos por
el ejercicio
VI HersFosforilasa del
hígado
Hipoglicemia, no tan
grave como en el tipo I