glucógeno, síntesis y degradación

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SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO Dr. Mynor A. Leiva Enríquez UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS FASE I, UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA MÉDICA 2º AÑO CICLO ACADÉMICO 2,011

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Page 1: Glucógeno, síntesis y degradación

SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN

DE GLUCÓGENO Dr. Mynor A. Leiva Enríquez

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS FASE I,

UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA MÉDICA 2º AÑO CICLO ACADÉMICO 2,011

Page 2: Glucógeno, síntesis y degradación

Buen

Provecho!!!!

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Glucogénesis en el músculo

Luego de digerir y absorber los carbohidratos, se eleva la glicemia. Luego de captar glucosa, 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)

Page 5: Glucógeno, síntesis y degradación

GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA)

Glucogénesis en el hígado

El hígado 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.

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Hexocinasa

Glucocinasa

Glucosa en sangre (mmol/L)

V max A

cti

vid

ad

0 5 10 15 20 25

100

50

0

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SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 1

Page 8: Glucógeno, síntesis y degradación

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 2

Page 9: Glucógeno, síntesis y degradación

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 3

Page 10: Glucógeno, síntesis y degradación

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 4

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Page 12: Glucógeno, síntesis y degradación

ESTRUCTURA DEL GLUCÓGENO

Page 13: Glucógeno, síntesis y degradación

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 5

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GLUCOGENESIS

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Almacenes de GLUCOSA y GLUCÓGENO en el cuerpo

(adulto de 70Kg)

Tejido Tipo Cantidad %de masa

tisular Calorías

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

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FUENTES DE GLUCOSA SANGUÍNEA

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Page 21: Glucógeno, síntesis y degradación

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.

Page 22: Glucógeno, síntesis y degradación

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.

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.

Page 23: Glucógeno, síntesis y degradación

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)

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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.

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GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 1

Page 26: Glucógeno, síntesis y degradación

GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 2

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Page 29: Glucógeno, síntesis y degradación

GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 3

Page 30: Glucógeno, síntesis y degradación

GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 4

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GLUCOGENÓLISIS

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Page 34: Glucógeno, síntesis y degradación

En la abundancia:

Efecto de Insulina

En la escasez:

Efecto de Glucagón

En el Stress:

Efecto de Adrenalina

REGULACIÓN DEL METABOLISMO

DE GLUCÓGENO

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Page 37: Glucógeno, síntesis y degradación

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.

Page 38: Glucógeno, síntesis y degradación

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.

Page 39: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE ADRENALINA:

PRIMER EFECTO DE PROTEINCINASA ACTIVADA

La fosforilasa-cinasa está formada por (abgd) 4

Se fosforilan las subunidades a y b de la fosforilasa-cinasa b convirtiéndola a su forma “a”.

En la subunidad d se enlazan 4 Ca++.

En la subunidad g se activa el SITIO CATALÍTICO.

Page 40: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE ADRENALINA.

SEGUNDO EFECTO DE PROTEINCINASA ACTIVADA

• La actividad de la glucógeno sintasa depende de que sea desfosforilada

• Al mismo tiempo que se activa la FOSFORILASA se desactiva la SINTASA.

• Aumenta la producción de energía.

Page 41: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE ADRENALINA.

TERCER EFECTO DE PROTEINCINASA ACTIVADA

Cataliza la fosforilación de la proteína Inhibidor-1, activándolo.

Esta proteína bloquea la actividad de la enzima Proteinfosfatasa-1,

encargada de desfosforilaciones.

Garantiza la activación de la glucogenólisis y la inhibición de la

glucogénesis.

Page 42: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE ADRENALINA.

ACTIVACIÓN DE GLUCÓGENO FOSFORILASA

Cuando la fosforilasa cinasa está activada (por aumento de

calcio), se inicia la contracción muscular y

la fosforilación de la glucógeno fosforilasa

Page 43: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE ADRENALINA.

OBTENCIÓN DE GLUCOSA-1-FOSFATO

La obtención de la glucosa-1-P produce glucosa disponible

para obtener energía.

Hay un efecto multiplicador que genera miles de moléculas.

Page 44: Glucógeno, síntesis y degradación

ACTIVACIÓN DE GLUCÓGENO FOSFORILASA,

SIMULTANEO A INACTIVACIÓN DE GLUCÓGENO SINTETASA.

La función de fosforilación provoca efectos opuestos en la

glucógeno sintasa: SE INACTIVA.

El inhibidor-1P bloquea los efectos de desfosforilación

Page 45: Glucógeno, síntesis y degradación

Adrenalina

Receptor

Proteína G

Adenil-ciclasa

ATPAMPc

AMPc + RR

proteíncinasa

activa C

Fosforilasa

quinasa activa

Fosforilasa activa

Glucosa-1-P

Energía…

Page 46: Glucógeno, síntesis y degradación

ACTIVACIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS POR LA ADRENALINA

Page 47: Glucógeno, síntesis y degradación

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.

Page 48: Glucógeno, síntesis y degradación

Sistema de amplificación en

cascada

Page 49: Glucógeno, síntesis y degradación
Page 50: Glucógeno, síntesis y degradación

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

Page 51: Glucógeno, síntesis y degradación

Efecto de Insulina (post-absorción)

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Page 53: Glucógeno, síntesis y degradación

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

Page 54: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE INSULINA:

BLOQUEA ACTIVACIÓN DE PROTEINCINASA Y SUS EFECTOS.

Se bloquean los efectos de Fosforilación.

Desciende la presencia de Inhibidor-1P

La función de proteinfosfatasa-1 surge y ejecuta la desfosforilación.

Page 55: Glucógeno, síntesis y degradación

EFECTO DE INSULINA: BLOQUEA ACTIVACIÓN DE

PROTEINCINASA Y SUS EFECTOS.

+

Page 56: Glucógeno, síntesis y degradación

MECANISMOS

DE ACCIÓN DE

LA INSULINA

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Page 58: Glucógeno, síntesis y degradación

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

Page 59: Glucógeno, síntesis y degradación

Activación de la glucogenólisis y la glucolisis en el músculo durante el ejercicio

Page 60: Glucógeno, síntesis y degradación

Enfermedades del almacenamiento del glucógeno

TIPO NOMBRE DEFICIENCIA

ENZIMÁTICA

CONSECUENCIAS

ESTRUCTURALES O

CLÍNICAS

I VON

GIERKE

Glucosa-6-

fosfatasa

Hipoglicemia

postabsortiva grave,

acidosis láctica,

hiperlipidemia

II POMPÉ a-glucosidasa

lisosomal

Gránulos de glucógeno

en los lisosomas

III CORI Enzima

desramificante

Estructura alterada del

glucógeno,

hipoglicemia

Page 61: Glucógeno, síntesis y degradación

Enfermedades del almacenamiento del glucógeno

TIPO NOMBRE DEFICIENCIA

ENZIMÁTICA

CONSECUENCIAS

ESTRUCTURALES O

CLÍNICAS

IV ANDERS

EN Enz. Ramificante

Estructura alterada del

glucógeno

V McArdle Fosforilasa del

músculo

Exceso de depósito de

glucógeno en el

músculo. Calambres y

astenia inducidos por

el ejercicio

VI Hers Fosforilasa del

hígado

Hipoglicemia, no tan

grave como en el tipo I

Page 62: Glucógeno, síntesis y degradación

Gracias …

PASEN BUEN DÍA