DBIO1092: Bioquímica General, Metabolismo del Glucógeno

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UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 Laños 1989-2024 1989 DBIO1092: Bioquímica General SEDE CONCEPCIÓNVERDAD RAZON . VIRTUD

Metabolismo del Glucógeno

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN años 1989-2024 VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA UNIDAD 2: Sesión 31 Tema: Metabolismo del glucógeno Docente: Correo:VERDAD RAZON . VIRTUD

Resultado de Aprendizaje de la Unidad 2

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Resultado de aprendizaje de la Unidad 2 Integra las rutas metabólicas en las que participan las biomoléculas en distintos contextos fisiológicos y patológicos.VERDAD RAZON . VIRTUD

Contenido de la Clase

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 ¿Qué veremos en la clase de hoy?

• Síntesis del glucógeno (glucogenogénesis), su degradación (glucogenólisis) y su regulación.
• Tejidos que almacenan glucógeno y su importancia metabólica.VERDAD RAZON . VIRTUD

Estructura del Glucógeno

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 Recordando la estructura del glucógeno dave = glucosa = punto ramificación (enlace @-1,6) 0 CH2OH OH 0 punto ramificación enlace @-1,6 OH CH2OH G CH2 6 CH OH 0 . H extremo no reductor 4 1 4 0 13 2L/OH enlace a-1,4 Glycogen granules (b)

• Es un polímero de glucosa que presenta uniones a-1,4 y a-1,6 (ramificaciones).
• Se almacena en forma de gránulos intracelulares en el citoplasma de células musculares y hepáticas.
• Reserva energética. extremo reductorVERDAD RAZON . VIRTUD

Tipos de Glucógeno

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 Glucógeno RAMIFICACIONES ENLACES GLUCOSIDICOS α (1>6) ESTRUCTURA LINEAL: ENLACES GLUCOSIDICOS α (1-> 4)

Glucógeno Muscular

GLUCÓGENO MUSCULAR · Fuente rápida de glucosa, se puede agotar en menos de una hora.

Glucógeno Hepático

GLUCÓGENO HEPÁTICO . Fuente de glucosa para tejidos especiales, puede agotarse entre 12 a 24 horas. GLUCOGENINAVERDAD RAZON . VIRTUD

Almacenamiento y Liberación de Glucosa

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 1989 DIETA RICA EN HIDRATOS DE CARBONO Y DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES ENERGETICAS DE LA CELULA

Glucogenogénesis

ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA: GLUCOGENOGENESIS Fosfoglucomutasa Glucógeno Sintasa Ramificadora. GLUCOGENO

Glucogenólisis

LIBERACIÓN DE GLUCOSA: GLUCOGENOLISIS Glucógeno Fosforilasa Desramificadora Fosfoglucomutasa CUANDO FALTA GLUCOSA POR AYUNOS O GASTO (EJERCICIO MUSCULAR)VERDAD RAZON . VIRTUD

Proceso de Glucogenogénesis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 Glucogenogénesis · Se lleva a cabo principalmente en el hígado y en menor medida en el músculo. · La síntesis se inicia por medio de la glucosa-6-fosfato (acción de la hexoquinasa o glucoquinasa). · La glucosa-6-fosfato se convierte reversiblemente en glucosa-1-fosfato por la fosfoglucomutasa. · La glucosa 1-fosfato es transformada en UDP-Glucosa. · UDP-glucosa pirofosforilasa quien utiliza uridina trifosfato (UTP). D-Glucosyl group CH 2OH O H H H OH H Uridine HÓ O 0 HN "0-P-O-P-O- I Ö 0-CH2 O N O. H H H H UDP-glucose (a sugar nucleotide) OH OH Unnumbered 15 p615b Lehninger Principles of Biochemistry, Sixth Edition @ 2013 W. H. Freeman and Company H HOVERDAD RAZON . VIRTUD

UDP-Glucosa y Glucógeno Sintasa

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 1989 Glucogenogénesis 6CH 2OH 15 -O. H H H 4 OH H O 3 2 H HO "O-P-O-P-O- O-CH2 Uracil O UDP-glucose H H H H OH OH glycogen synthase UDP CH2OH CH2OH CH2OH O O O H H H H H 4 OH H OH H HO -O O -O H OH H OH H OH Elongated glycogen with n + 1 residues · La UDP-glucosa es la forma de glucosa activada metabólicamente para la síntesis de glucógeno, y es la reacción clave en la biosíntesis. · La enzima que sintetiza glucógeno se llama: GLUCÓGENO SINTASA. New nonreducing end H H H H 4 1 4 HOVERDAD * NOZVÝ VIRTUD

Glucogenina en Glucogenogénesis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Glucogenogénesis · La glucógeno sintasa no puede iniciar de novo una cadena de glucógeno. · Requiere un cebador, una cadena de al menos 8 residuos de glucosa para comenzar la elongación del glucógeno. · Una proteína dimérica llamada GLUCOGENINA aporta la cadena cebadora para el crecimiento del polímero de glucógeno. · Esta proteína permanece sepultada al interior del polímero de glucógeno unido en forma covalente al único extremo reductor. GVERDAD RAZON . VIRTUD

Ramificaciones en Glucogenogénesis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Glucogenogénesis · Ramificaciones · La glucógeno sintasa no puede formar enlaces a(1->6) en los puntos de ramificación · Se requiere de una enzima ramificante [amilo- (1,4 > 1,6)-transglucosilasa] O -0 O O -O O O O HO O O O O O (a1->4) glycogen-branching enzyme O -O O O O -0 Nonreducing end HO O- O O O (a1->6) Branch point Nonreducing end O HO O O O Glycogen core Glycogen core Nonreducing endVERDAD RAZON . VIRTUD

Regulación de la Glucogenogénesis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Regulación de la glucogenogénesis (+) P INSULINA Fosfatasa (-) Ca+2 (-) Glucógeno Glucógeno Sintasa - b (inactiva) Glucógeno Sintasa - a (activa) (+) Glucosa (+) Glucosa-6-fosfato P ADRENALINA GLUCAGÓN (+) Quinasa ADP ATPVERDAD RAZON . VIRTUD

Almacenamiento y Liberación de Glucosa

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 1989 DIETA RICA EN HIDRATOS DE CARBONO Y DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES ENERGETICAS DE LA CELULA

Glucogenogénesis

ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA: GLUCOGENOGENESIS Fosfoglucomutasa Glucógeno Sintasa Ramificadora. GLUCOGENO

Glucogenólisis

LIBERACIÓN DE GLUCOSA: GLUCOGENOLISIS Glucógeno Fosforilasa Desramificadora Fosfoglucomutasa CUANDO FALTA GLUCOSA POR AYUNOS O GASTO (EJERCICIO MUSCULAR)VERDAD * NOZVA VIRTUD

Proceso de Glucogenólisis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 · En músculos e hígado las unidades de glucosa se liberan desde el glucógeno por la acción de tres enzimas:

Glucógeno Fosforilasa

1. GLUCÓGENO FOSFORILASA · Cataliza la ruptura del enlace glucosídico a(1->4) que mantiene unido a los residuos de glucosa utilizando un grupo fosfato inorgánico (Pi) · Reacción de FOSFORÓLISIS. · Se liberan unidades de glucosa-1 fosfato. · Corta sucesivas unidades de glucosa hasta que se encuentra a cuatro residuos de glucosa antes de un enlace a(1->6): PUNTO DE RAMIFICACIÓN. Glucogenólisis Nonreducing ends (x1->6) linkage Glycogen glycogen phosphorylase Nonreducing end 6 CH2OH CH2OH CH2OH 5 O O O H H H H H H H H 4 OH H OH H OH H HO O O 0 --- 3 72 H OH H OH H OH Glycogen chain (glucose), glycogen phosphorylase 6 CH2OH CH2OH CH2OH O O H H H H H + OH H OH H HO O 0- 3 2 H OH H OH H OH Glucose 1-phosphate Nonreducing end 5 O H H H H 4 OH H HO -0-P-O- 0-Q=0 Glycogen shortened by one residue (glucose)n-1 H 1 1989VERDAD RAZON . VIRTUD

Enzima Desramificadora

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Glucogenólisis (a1->6) linkage Glycogen 2. ENZIMA DESRAMIFICADORA · Cataliza dos reacciones sucesivas · Actividad transferasa · Actividad glucosidasa · Luego continua la enzima Glucógeno Fosforilasa glycogen phosphorylase Glucose 1-phosphate molecules transferase activity of debranching enzyme (a1->6) glucosidase activity of debranching enzyme GlucoseVERDAD RAZON . VIRTUD

Fosfoglucomutasa en Glucogenólisis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Glucogenólisis Enzima desramificante -9 separata Fosfoglucomutasa HOCH2 HOCH 0 OH P + OH OH OH CH OH OH DOCH, Q OH Glucosa-6-Fosfatasa OH OF OH A 3. FOSFOGLUCOMUTASA · La glucosa-1-fosfato liberada por la acción de la glucógeno fosforilasa se convierte en glucosa- 6-fosfato (REVERSIBLE) PVERDAD * NOZVÝ VIRTUD

Regulación de la Glucogenólisis

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Regulación de la glucogenólisis · En el músculo el objetivo de la Glucogenólisis es aportar glucosa para la glicólisis (producción de ATP), mientras que en el hígado sirve para mantener un nivel de glucosa en sangre constante. · La enzima glucógeno fosforilasa está sujeta a regulación alostérica y hormonal. Pudiendo encontrarse en 2 formas: · Una catalíticamente activa (fosforilada). -> fosforilasa A · Una normalmente inactiva > fosforilasa B (desfosforilada). Ser14 side chain OH I CH2 OH 1 Ser14 side CH2 chain Phosphorylase b (less active) glucagon (liver) ≥ 2P, 2ATP phosphorylase b kinase 2H2O 2ADP K epinephrine, 1[Ca2+],1[AMP] (muscle) P P O O~CH2 CH2 Phosphorylase a (active) 1 phosphorylase a phosphatase (PP1)VERDAD RAZON . VIRTUD

Regulación de la Glucógeno Fosforilasa

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 Regulación de la glucógeno fosforilasa . La velocidad de degradación del glucógeno depende de la proporción entre fosforilasa A y fosforilasa B, que se ajusta mediante la acción de hormonas Adrenalina en músculo e hígado. Glucagón en Hígado. · Ambas hormonas utilizan un receptor de membrana acoplado a proteína Gs · Se genera una cascada de fosforilaciones que finaliza en activación de la Glucógeno Fosforilasa A Myocyte Epinephrine x molecules Glucagon Hepatocyte I 1 Gsa ATP Cyclic AMP adenylyl cyclase 20x molecules Inactive PKA Active PKA 10x molecules 1 [Ca2+]- Inactive phosphorylase b kinase Active phosphorylase b kinase 100x molecules Inactive glycogen phosphorylase b Active glycogen phosphorylase a MAMP]. 1,000x molecules Glycogen Glucose 1-phosphate 10,000x molecules Glycolysis Glucose 1 Muscle contraction Blood glucose 10,000x molecules laVERDAD RAZON . VIRTUD

Resumen del Metabolismo del Glucógeno

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 Resumen Glucogenolisis GLUCÓGENO Glucogenogénesis Glucógeno Pi Enzima Glucógeno fosforiless UDP- Glucosa che gramificante WDP-glucosa pirofosforlass -UTP Glucosa-1-P Fosfoglucomuisss Gluco lis is, Giucoss-G- Hexoquinsss musculo PIL ATP Gluco quiness OJO, Bolo en higado higadoVERDAD RAZON . VIRTUD

Regulación Hormonal del Glucógeno

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 5 años 1989-2024 1989 Resumen Epinephrine (liver and muscle) Glucagon (liver) - - AMP muscle -- + + + Glycogen phosphorylase (and debranching enzyme) CO2 + H2O Glycolysis (ATP) (muscle) Pyruvate Lactate P Glycogen Glucose-1-P Glucose-6-P Glucose UTP UDP Insulin (liver muscle) PP Glucose-6-phosphatase (liver) UDP-Glucose + Glycogen synthase (and branching enzyme) UDP-glucose: Uridine diphosphate glucose UDP: Uridine diphosphate PP: Pyrophosphate Glucose-1-P: Glucose-1-phosphate Glucose-6-P: Glucose-6-phostpateVERDAD RAZON . VIRTUD

Regulación del Metabolismo Glucosídico

UNIVERSIDAD SAN SEBASTIAN VOCACIÓN POR LA EXCELENCIA 35 5 años 1989-2024 Regulación del metabolismo glucosídico

Glucagón

GLUCAGÓN HORMONA HIPERGLICEMIANTE · No tiene receptores en células musculares, su efecto es primordialmente en hígado y adipocitos. · Controla que el hígado produzca y libere glucosa y que deje de consumirla para sus propios requerimientos. · Primero: Liberación de glucosa almacenada en glucógeno (glucogenólisis). · Posterior: Gluconeogénesis.

Insulina

INSULINA HORMONA HIPOGLICEMIANTE · Permite que la célula muscular capte glucosa del torrente sanguíneo. · Induce que la célula muscular oxide la glucosa aumentando las tasas de glucólisis. · Controla que el hígado utilice la glucosa como fuente de energía y que la almacene como glucógeno (glucogenogénesis).