Metabolismo del Glucgeno

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04.12.3

Porque almacenamos glucosa como Glucgeno? La grasa no puede ser mobilizada tan rpidamente como el glucgeno La grasa no puede ser usada como fuente de energa en ausencia de oxigeno La grasa no puede ser convertida a glucosa para mantener los niveles de glucosa sangunea La glucosa es osmoticamente activa si la glucosa fuera almacenada como glucosa libre, la acumulacin de altas concentraciones de glucosa podran causar considerable captacin de agua por los tejidos conduciendo a la lisis celular 2 04.12.3

La estructura del glucgeno y los enlaces Multiple Sites For glicosdicos Hydrolysis and SynthesisTerminales No reductores -

a(1 6) a(1 4)

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Terminal Reductor

04.12.3

Glucgeno Heptico Hgado: principal depsito de glucgeno. Glucgeno es hidrolizado (glucogenolisis) paraliberar glucosa para otros tejidosEl cerebro humano utiliza 120-140 g de glucosa cada dia, recuerde que los requerimientos de glucosa son de 130 g/d

El Msculo tiene ms glucgeno pero este no puede ser usado por otros tejidos del cuerpo.

El cerebro consume el 75% de la glucosaproducida por el hgado4Clave La mayor parte de la glucosa liberada por el higado se quemara en el 04.12.3 cerebro.

Los granulos de glucogeno son encontrados en muchas celulas

80% of the different kinds of cells in the human body have an 5 04.12.3 insulin receptor and most of these cells will have glycogen in them

Propiedades del GlucgenoRapida hidrolisis

Varios terminales no reductores, un terminal reductor Metabolicamente, los residuos de glucosa son eliminados de

los terminales no reductores, no desde la parte interna de la molcula, sino externamente El agua ocupa espacio adicionando peso al animal Altamente hidratada

En promedio, 10 residuos de glucosa entre ramificaciones Alto peso molecular, muchos residuos de glucosa pueden seralmacenados sin afectar la presin osmtica con los grnulos de glucogeno 6

Las enzimas del glucogeno, estan asociadas04.12.3

Durante y despus de una comida, la glucosa es convertida en Glucgeno, un polisacrido de almacenamiento en animales. Este proceso ocurre en Hgado y Msculo ppalmte

Homeostasis de la glucosa y Glucgeno

Homeostasis de la glucosa y GlucogenoCuando la entrada de glucosa desde el intestino cesa, la glucosa en sangre comienza a caer. Esto dispara la degradacin del glucgeno Glucogenlisis

Glucgeno fosforilasa

HIGADO

MUSCULO

alimentado

postabsortiva gluconeogenica

prolongada

Glucosa usada (g/hr)

40 30

exgena (glucosa dieta) glucosa del glucgeno hep

glucosa de gluconeog. (lactato + aminoac.)

20

glucosa de la gluconeogenesis (principalmente lactato)

10 0

4

8 12 16 Horas

2

7 Dias

42

Fuentes de glucosa sangunea en los varios estados nutricionales

Estatus nutricional

bien Post-absorptiva alimentado

Ayuno (temprano)

Ayuno Prolongad

Origen de la Glucosa Exgena sanguinea Tejidos que usan Todos Glucosa Principal combustible Glucosa del cerebro

glucgeno heptico gluconeognesis

Gluconeognesiscerebro & GR; Pequeas cant. Msculo

Gluconeo genesis

todos excep. higado. Tasa disminuida en Musculo,Tej.adiposo

Cerebro (V.lenta); GR norm Cuerpos cetonicos

Glucosa

Glucose

- Fases de la homeostasis de la glucosa

GlucosaHexoquinasa (musculo) Glucoquinasa (higado)

ATP (GlucosanADP UDP-glucosa pirofosforilasa

(Glucosa)n+1

Glucose-6-fosfato UDP-glucose UDP

Fosfoglucomutasa

Glucosa-1-fosfatoUTP PPi

Glucogeno Sintetasa

2Pi

Via de la Sntesis del Glucgeno (glucogenognesis).11 04.12.3

Sintesis de Uridina Difosfoglucosa (UDP-glucosa)Enzima = UDP-glucosa pirofosforilasa Reaccin: el UTP es usado para activar la Glucosa

glucosa-1-fosfato + UTP + PPiUDP-glucosa(glucosa activada)

PPi 2 Pi04.12.3

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C-1

Los azucares activados son ideales para la Biosintesis de Carbohidratos

Glu-1-P

La reaccion de condensacion entre un azucar-P (como Glu-1-P) y un nucleotido (como UTP) es irreversible El azucar asi activado contiene una marca. La etiqueta nucleotidil marca al azucar para ciertos propositos (como la sintesis de glucogeno), asi los previene de que sean usados en otras vias metabolicas 13 04.12.3 (como la glicolisis)

Almacenando glucosa: SINTESIS de GlucgenoLa UDP- glucosa, (donador del residuo glucosilo) es adicionada por la enzima glucogeno sintetasa mediante uniones (a1->4) al terminal no reductor de una molecula de glucogeno preexistente (> 4-residuos de glucosa) Hasta alcanzar una cadena de uniones (a1->4) primaria con al menos 8 residuos de glucosa. La glucogeno sintetasa es una glucosil Transferasa, una enzima que transfiere 1 unidad de azucar activado a un grupo OH del extremo no reductor

El Cebador de la glucogeno sintetasa es una cadena corta de residuos de glucosa ensamblados por la proteina Glucogenina

Glucogeno elongado en n+1 residuo

Como se hacen las ramificaciones, y Por qu?Problema:glicogeno sintetasa no puede hacer uniones (a1->6) Este es un trabajo exclusivo de la glicosil-(4->6)transferasa, la cual remueve 6-7 residuos desde una cadenade al menos 11 residuos de longitud,

y la transfiere al atomo de C-6 de una molecula de glucosa mas interna de la misma (u otra) cadena, creando una nueva ramificacion !Las ramificaciones hacen al glucgeno mas soluble, y permite una remocin (o adicin) ms rpida de glucosa, dado que si hay ms ramificaciones hay ms terminales

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04.12.3

Enzimas ramificadoras del GlucogenoGlicosil-(4-6)-transferasaalfa amilo (1-4) (1-6) transglicosilasaParte central

~ 6-7 unidades de glucosa

glicosil-(4-6)-transferasa

Parte central

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04.12.3

Como termina esto?: Como una partcula de GlucgenoCada cadena tiene de 12 a 14 residuos de glucosaGlicogenina Plantilla Segunda rama Tercera rama Cuarta ramaramas externas (no ramificadas)

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Aprox. 55,000 residuos de glucosa. Un polimero muy ramificado ventaja?? 04.12.3

Degradacin del glucogeno

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04.12.3

GlucogenoPi glucogeno fosforilasa Glucosa-1-fosfato fosfoglucomutasa Glucosa-6-fosfato glicolisis (inhibida por falta de fructosa-2,6-biP)

Higado y RionVia del Higadoglucosa-6-fosfatasa Glucosa Pi

X

Via de la degradacin del glucgeno Glucogenlisis19 04.12.3

Glucogenoglicogeno fosforilasa Pi Glucosa-1-fosfato

MUSCULO

fosfoglucomutasa Glucosa-6-fosfato glicolisis piruvato deshidrogenasa Acetil CoA Piruvato

anaerobicaslactato deshidrogenasa

Lactato

ciclo acido citrico

CO2

aerobicas

Glucogenolisis en el Musculo20 04.12.3

glucogeno fosforilasa

glucosa-1-fosfato (principal producto)

-- La fosfoglucomutasa entonces rinde glucosa-6-fosfato, la cual puede entrar a la glicolisis.21 04.12.3

Terminales no reductores

Desramificacion del Glucgenoglucgeno

Glucgeno fosforilasa

Cuando llega a 4 molec. de glucosa de una union (a1->6), la fosforilasa, no puede proceder

Una enzima desramificadora bifuncionalMole de Gluc-1P Actividad de transferasa Enzima desramificadora

transfiere primero un bloque de 3 residuos de glucosa al terminal noreductor de alguna otra cadena -por su actividad de transferasa-,

Actividad de (1-6)glucosidasa Enzima desramificadora Polimero (1-4) no ramificado Sustrato para accin posterior de la fosforilasa

Entonces emplea su actividad glucosidasa para remover el residuo de glucosa de la ramificacin, union (a1->6) La Glicgeno fosforilasa entonces reasume su trabajo sobre el ahora polimero lineal (no-ramificado) (hasta que choca con la prxima ramificacin, si la hay

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04.12.3

Regulacin Metablica de los niveles de Glucgeno en Mamferos-- El Glucogeno es la reserva mas inmediatamente disponible de grandes cantidades de energa metablica que tienen los mamferos.

-- Su almacenamiento y utilizacion esta bajo control diettico y hormonal a fin de evitar el derroche de energa.23 04.12.3

Hormonas clave = - - glucagon

respuesta de -- epinefrina (adrenalina) lucha-o-escapa

--insulina --Cortisol

Las enzymas blanco primarias en el metabolismo del glucogeno =24 Las acciones de las Hormonas son indirectas. 04.12.3

--glucogeno fosforilasa --glucogeno sintetasa.

This is why liver glycogen started to increase after 24 hours with no04.12.3 food intake.

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Hormonas pancreaticas, Insulina & Glucagon regulan el metabolismoEstado alimentado

En ayuna

Oxidacin de la glucosa Sntesis de glucgeno

Glucogenlisis Gluconeognesis

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04.12.3

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04.12.3

Control Hormonal

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04.12.3

Higado Glucagon estimula la sintesis de glucosa y exporta Musculo Insulin estimula la captacion de glucosa y su consumo

Altos niveles Glucosa sangrePancreas Insulina Baja Glucosa sangre

MsculoGlucogeno Glucagon

HgadoGlucogeno Glucosa Piruvato

GlucosaPiruvato

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CO2

04.12.3

Glucosa

Glucosa

estimulacion

Glucagon(+)Higado

Insulina (-)Adenilato CiclasaAMPc

Adrenalina(+)Musculo,higado

ATP Proteina Quinasa(inactiva) (+) Fosforilasa Quinasa (Inactiva) fosfatasa (+) Glucogeno fosforilasa (inactiva) Glucogeno

Proteina quinasa(Activa) (+)

Fosforilasa quinasa (activa)

Glucogeno sintetasa (activa)

Glucogeno sintetasa (inactiva)

fosfatasa Glucogeno fosforilasa (Activa) Glucosa 1PSe libera glucosa a la sangre (higado)

(+) Insulina

Glucosa

Regulacin de la sntesis del glucgenoSintesis del Glucogeno favorecida

Glucogeno sintetasa a(activa)Pifosfoproteina fosfatasa fosforilasa a fosfatasa

(menos activa)

Glucogeno fosforilasa b

ATPproteina quinasa fosforilasa b quinasa

H20

Glucogeno sintetasa b(menos activa)

ADP

Glucogeno fosforilasa a(activa)

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Degradacion del Glucogeno favorecida 04.12.3