Metabolismo del glucogeno

1. Metabolismo del
Glucógeno
Universidad Salvadoreña
“Alberto Masferrer”
Facultad de Medicina
Grupo 4 A - Bioquímica médica I
Dr. Saúl Edenilson Chávez Palma

2. Valor del mes

3. Generalidades
Almacenamiento
1. Los principales sitios de almacenamiento de
glucógeno son el músculo esquelético y el hígado:
a. Contenido de glucógeno hepático: 10 g/100 g
de tejido
b. Contenido de glucógeno del músculo
esquelético: 1–2 g/100 g
2. La cantidad total de glucógeno muscular es mayor
que la del glucógeno hepático debido a la mayor
masa muscular.

4. Generalidades
Vías metabólicas
Existen 2 vías metabólicas principales del
glucógeno:
1. Glucogénesis: síntesis de glucógeno
2. Glucogenólisis: descomposición del
glucógeno

5. Generalidades
La importancia de que el glucógeno sea una
molécula tan ramificada es debido a que:
● La ramificación aumenta su solubilidad.
● La ramificación permite la abundancia de
residuos de glucosa no reductores que van a
ser los lugares de unión de las enzimas
glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa,
es decir, las ramificaciones facilitan tanto la
velocidad de síntesis como la de
degradación del glucógeno.

6. Estructura del glucógeno
Está formada por varias cadenas que contienen
de 12 a 18 unidades de α-glucosas formadas
por enlaces glucosídicos 1,4; uno de los
extremos de esta cadena se une a la siguiente
cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico,
tal y como sucede en la amilopectina.

7. Función
El glucógeno representa el principal
carbohidrato de almacenamiento en el
cuerpo, sobre todo en el hígado y el
músculo. En el hígado, su importante
función es proporcionar glucosa para tejidos
extrahepáticos. En el músculo, sirve sobre
todo como una fuente fácil de combustible
metabólico para uso en el músculo.

8. Síntesis de uridina difosfato glucosa
La a-D-glucosa unida a uridina difosfato (UDP) son los
residuos glucosilo que se añade a la molécula en
crecimiento. La UDP-glucosa se sintetiza a partir
1-fosfato y UTP por UDP-glucosa pirofosforilasa.
Pirofosfato (PP), el segundo producto de la reacción, se
hidroliza a dos fosfatos inorgánicos (P) por la
pirofosfatasa. La hidrólisis es exergó- nica, lo cual
asegura que la reacción de UDP-glucosa
pirofosforilasa.

9. Requerimientos y síntesis de
iniciadores:
La glucógeno sintasa forma los enlaces a-(1-4) en
el glucógeno. Esta enzima no puede iniciar la
síntesis de cadenas con glucosa libre como
aceptor de una molécula de glucosa proveniente
de UDP glucosa, en cambio necesita un iniciador
porque solo puede extender las cadenas de
glucosa existentes y un fragmento de glucosa
puede funcionar como tal.

10. Requerimientos y síntesis de
iniciadores:
En ausencia del fragmento, la proteína
homodimérica de glucogenina funciona como un
aceptor de glucosa para UDP-glucosa. La
glucogenina cataliza al menos cuatro moléculas de
glucosa desde la UDP-glucosa para producir
cadenas cortas de glucosilo con enlaces α-(1-4).
Esta cadena corta sirve como un iniciador del
glucógeno sintasa por el glucógeno, como se
describe en C.

11. Alargamiento por la glucógeno sintasa

12. Ramificación del glucógeno
Son producidas por la acción de la
enzima ramificadora amilo-α-(1→4)
→α-(1→6)-transglucosidasa. Esta enzima
retira un grupo de 6 a 8 residuos de
glucosilo del extremo no reductor de la
cadena. El glucógeno rompe el enlace α
(1→4) con otro residuo de la cadena y lo
conecta a través de un enlace α (1→6),
por lo que actúa como una transferasa
4:6.

13. Síntesis de novo del glucógeno
En ausencia de una fuente de glucosa en la
dieta, el cuerpo utiliza sus reservas de
glucógeno en el hígado y los músculos.
Cuando estas reservas se agotan, tejidos
especializados sintetizan glucógeno de novo
por medio del uso de: glicerol, lactato,
piruvato y aminoácidos

14. Degradación del glucógeno
(glucogenolisis)
La vía de degradación que moviliza el
glucógeno almacenado en el hígado y el
músculo esquelético no es la reversión
de las reacciones de síntesis, en lugar
de estas, se requiere un conjunto
separado de enzimas citosólicas.

15. Acortamiento de la cadena
Glucógeno fosforilasa rompe de manera
secuencial los enlaces glucosídicos α(1-4)
entre los residuos glucosilo y los extremos
no reductores de las cadenas de glucógeno
por simple fosforólisis (que produce
glucosa 1-fosfato) hasta que cuatro
unidades glucosilo permanecen en cada
cadena en el punto de ramificación.

16. Desramificacion
Enzima que cataliza la hidrólisis de los puntos de ramificación del glucógeno. La
deficiencia de esta enzima causa la enfermedad de Cori, un tipo de glucogenosis
caracterizado por hepatomegalia, hipoglucemia, acidosis y, en ocasiones, retraso en
el crecimiento. Se trata administrando pequeñas cantidades de comida rica en
carbohidratos y proteínas, a intervalos cortos de tiempo. Amilo-1,6-glucosidasa.

17. Isomerización de la glucosa
La glucosa 1-fosfato, producida por glucógeno
fosforilasa, se isomeriza en el citosol a glucosa
6-fosfato por fosfoglucomutasa En el hígado,
glucosa 6-fosfato se transporta hacia el retículo
endoplásmico, por acción de la glucosa 6-fosfato
translocasa. Ahí, se desfosforila a glucosa por medio
de glucosa 6-fosfatasa. La glucosa se transporta del
RE al citosol. Los hepatocitos liberan glucosa
derivada de glucógeno hacia la sangre para ayudar
a mantener los niveles de glucosa sanguínea hasta
que la vía gluconeogénica produce glucosa
activamente.

18. Degradación lisosomal
Una pequeña cantidad (1 a 3 %) del
glucógeno se degrada por acción de la enzima
lisosómica α(1-4)-glucosidasa ácida (maltasa
ácida).
La deficiencia de esta enzima causa la
acumulación de glucógeno en las vacuolas de
los lisosomas y por lo tanto el resultado es una
EAG grave tipo II : la enfermedad de pompe
La de pompe es la única EAG que es un
padecimiento de almacenamiento lisosómico

19. Regulación covalente
La regulación de la síntesis y la degradación se
logra en dos niveles.
1°. La glucógeno sintasa y la glucógeno
fosforilasa se regulan hormonalmente (por
fosforilación/desfosforilación covalentes) para
cubrir las necesidades del cuerpo como un todo.
2°. Estas mismas enzimas están reguladas de
manera alostérica (por moléculas electoras) para
cubrir las necesidades de un tejido particular.

20. Inhibición covalente
La enzima regulada en la glucogénesis, glucógeno sintasa,
también existe en dos formas, la forma activa “a” y la
inactiva “b”. en contraste con la fosforilasa cinasa y la
fosforilasa, la forma activa de la glucógeno sintasa se
desfosforila, mientras que la forma inactiva se fosforila en
diversos sitios en la enzima, con el nivel de inactivación es
por tanto proporcional al grado de fosforilación. Diversas
proteínas cinasas catalizan la fosforilación en respuesta al
AMPc (por ejemplo, PKA y fosforilasa cinasa) u otros
mecanismos de señal. Glucógeno sintasa “b” puede
reconvertirse en la forma “a” por medio de PP1.

21. Regulación alostérica.
Modula la actividad de las enzimas clave a través de la fijación reversible
de pequeñas moléculas en lugares distintos del centro activo; este
proceso es relativamente rápido y, por tanto, representa la primera
respuesta de las células a los cambios de condiciones.

22. Enfermedad de Von Gierke
Es una enfermedad de almacenamiento de glucógeno causada por la
deficiencia de glucosa 6-fosfatasa resultando en la incapacidad hepática para
proporcionar glucosa libre al cuerpo durante el ayuno. Es hereditaria y afecta
tanto la glucólisis como la gluconeogénesis.
Fue diagnosticada por primera vez en 1928 por Simon Van Creveld y estudiada
histológicamente por Edgar Von Gierke en 1929.

23. Enfermedad de Pompe
La enfermedad de Pompe es un trastorno
genético que provoca debilidad muscular que
empeora con el tiempo. Puede afectar
principalmente a muchos de los sistemas del
cuerpo.
Enzima deficiente
α1 → 4 y α1 → 6 glucosidasa (maltosa ácida)
lisosomal

24. Enfermedad de Anderson
Es una afección hereditaria, rara, de transmisión
autosómica recesiva, esta altera la síntesis y
secreción de quilomicrones
El primer caso clínico de esta enfermedad fue
informado por Andersen, Krasilnikoff y Overvad en
1971 y correspondió a un niño de 8 años de edad
con 3 características clínicas principales:
debilidad muscular intermitente, arritmias y
retraso pondoestatural con alteraciones en el
desarrollo.