ESTRUCTURA Y FUNCION DE CARBOHIDRATOS, REGULACION PARTE I Glucgeno: Sntesis y degradacinUNMSM Facultad de Ciencias Biolgicas Curso de BIOQUIMICAProf. Mg. E. Rodrguez

Maltosa

1,6 glucosidasa

ESTRUCTURA Y FUNCIN DEL GLUCGENO El glucgeno es la forma principal de almacenaje de carbohidratos en los animales, se encuentra en proporcin mayor en el hgado(hasta 6%) y en el msculo, donde rara vez excede de 1%. Sin embargo, debido a su masa mayor, el msculo almacena tres a cuatro veces la cantidad de glucgeno que tiene el hgado como reserva. Al igual que el almidn, es un polmero ramificado de alfa-glucosa. En el msculo , el glucgeno aparece en forma de partculas de peso molecular superior a 2 x107 Daltos, se pueden agregar y superar pesos de 109 Daltons . Grnulos con dimetro 100-400 A

ESTRUCTURA: Polmero de glucosa. Uniones en a(1-4) con ramificaciones en a(1-6). La disposicin tridimensional es helicoidal. FUNCIN: Almacenamiento de glucosa para su uso metablico posterior ( higado, msculo)

El glucgeno del hgado regula la concentracin de glucosa en sangre, y es esta glucosa la que alimenta el cerebro de forma constante (el cerebro no dispone de reservas y slo puede utilizar glucosa como fuente de energa). Si el cerebro est bien alimentado funciona bien, lo que garantiza la capacidad de concentracin y un buen estado de nimo.

Por su parte, el glucgeno muscular debe abastecer las necesidades del msculo para llevar a cabo el trabajo derivado del desarrollo de la actividad deportiva.

El glucgeno se acumula en el citosol en forma de grnulos esfricos, contienen enzimas reguladoras de sntesis y degradacinEl almacenamiento de glucosa en forma de polmero es importante para un buen control del equilibrio hdrico celular.El metabolismo del glucgeno implica dos vas totalmente diferentes, con regulacin contrapuesta y que son:glucogenognesis (sntesis)glucogenlisis (degradacin)

BIOSINTESIS DEL GLUCGENO (Glucogenogenesis)

Consiste en la adicin sucesiva de restos de glucosa, utilizando una molecula dadora de restos de glucosa: la UDP GlucosaSe requiere la participacin de 3 enzimas, ATP para la fosforilacion de glucosa y de UTP: *UDP Glucosa pirofosforilasa (Glucosa 1- Puridiltransferasa) *Glucogeno sintasa *Enzima ramificante de glucogeno

Pasos1- Fosforilacin de Glucosa: 2- Conversin de Glucosa 6P en Glucosa 1P3- Formacin de UDP Glucosa 4- Transferencia de los restos glucosilo5- Ramificacin del glucgenoVia gluconeogenesis Dglucosa 6P Va Hexoquinasa Glucosa ADP ATP Mg+2 FosfoglucomutasaDglucosa 1PVaGlucoquinasa(hgado)(Higado y rinn)(todos los tejidos)

Formacin de UDP Glucosa

UDP-glucosa pirofosforilasa Cataliza la reaccin de sntesis de la UDP-glucosa. El DG0' es prcticamente cero, por lo que la reaccin es perfectamente reversible.

glucosa-1-P + UTP UDP-glucosa + PPi

Al estar acoplada a la hidrlisis del pirofosfato, la reaccin transcurre siempre en sentido de la sntesis de UDP-glucosa.

2PiH20 Pirofosfatasa

Transferencia de los restos glucosilo

Glucgeno sintasa En esta reaccin, el resto glicosdico (glucosa) de la UDP-glucosa es transferido al grupo OH del C4 de uno de los extremos no reductores del glucgeno, para formar un enlace a(1-4).Por cada resto glucosilo que se aade, se libera una molecula de UDP.

UDP-glucosa + (glucosa)n ----------------> UDP + (glucosa)n+1 DG0'= -3.0 kcal/mol

Esta enzima necesita una molcula cebadora para poder actuar, un oligmero de glucosas unidas en a(1-4). Esta funcin cebadora la realiza una protena, la glucogenina (37 kDa dimerica), portadora de un oligosacrido con 4 a 7 restos de glucosa unidas en a(1-4).La glucgeno sintasa slo es eficaz si est unida a la glucogenina y es la enzima reguladora.

Mecanismo de la Glucogeno SintasaUridin difosfato Dglucosa

Con extremo reductor *Glucogenina (cebador)

Ramificacin del Glucgeno

Enzima ramificante del glucgeno Esta enzima se encarga de aadir, cada 7 a 12 resduos en la cadena, una ramificacin en (1-6), gracias a su actividad glucosil (1-6) transfersica .

Permite que la molcula sea ms soluble, as tambin aumentar el numero de puntos sobre los que pueda actuar la glucogeno sintetasa y la enzima degradante, la glucogeno fosforilasa

ENERGTICA DEL ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA EN FORMA DE GLUCGENOLas reacciones implicadas son las siguientes:

DEGRADACION DEL GLUCGENO (Glucogenlisis)

La degradacin a glucosa disponible metablicamente (glc-6-P) precisa de la accin combinada de tres enzimas diferentes:1) Glucgeno fosforilasa 2) Enzima desramificante del glucgeno 3) Fosfoglucomutasa

Glucgeno Fosforilasa

La reaccin principal de movilizacin del glucogeno esta cataliza por dicha enzima, quien acorta las cadenas de glucgeno eliminando los restos glucosilos terminales . Se produce la escisin fosforoltica, que consiste en la salida secuencial de restos de glucosa desde el extremo no reductor, segn la reaccin:

E(glucosa)n + Pi (glucosa)n-1 + glucosa-1-P

Esta reaccin es muy ventajosa para la clula, en comparacin con una de hidrlisis. La enzima posee PLP como coenzima, que interviene en el mecanismo de catlisisLa enzima no puede actuar sobre enlaces (1,4)cuya distancia a los enlaces (1,6) sea inferior a 4 restos : dextrina limite.

(HOPO32)

Glucosa 6P

ELIMINACION DE LAS RAMIFICACIONES

) Enzima desramificante del glucgeno o amilo 1,6 glucosidasa . Posee 2 sitios catalticos en una unica subunidad de 160kDa. La glucgeno fosforilasa no puede escidir los enlaces O-glicosdicos en a(1-6). La enzima desramificante del glucgeno posee dos actividades: a(1-4) glucosil transfersica que TRANSFIERE cada unidad de trisacrido al extremo no reductor, y a(1-6) glicosidsica que HIDROLIZA el resto de glucosa unido en a(1-6).

7restos glucosilosGlucosil transferasaamilo 1,6 glucosidasa glucosa de

Fosfoglucomutasa Se encarga de transformar la glucosa-1-P en glucosa-6-P. Esta reaccin, perfectamente reversible, transcurre mediante un mecanismo en el que se origina glucosa-1,6-bis-fosfato.

glucosa-1-P glucosa-6-P

Reacciones de Va de SntesisGlucosa 1P + UTP UDP-glucosa + PpiPpi + H2O 2PiUDPglucosa + Glucgeno n UDP + Glucgeno n+1 UDP + ATP UTP + ADPReacciones de DegradacinGlucgeno n+1 + Pi Glucosa 1P + Glucgeno n+1AaaAA ATP + H2O ADP + Pi

REGULACION DEL METABOLISMO DEL GLUCGENOSntesis y degradacin tienen una regulacin contrapuesta.La regulacin implica control alostrico, llevado a cabo por METABOLITOS y tambin por modificaciones covalentes, realizada por ENZIMAS bajo CONTROL HORMONAL.

REGULACIN DE LA GLUCOGENOLISISEl punto de regulacin es la glucgeno fosforilasa, que existe en dos estados conformacionales diferentes: fosforilasa B ( poco activa) y fosforilasa A (muy activa).Debido al diferente papel del glucgeno muscular y el heptico, la regulacin es diferente en estos rganos.

AMP

ATP G6P

Hormona: Adrenalina, Glucagon favorecen la degradacinAlostrica: AMP (msculo) Glucosa (hgado)REGULACION DE LA GLUCOGENO FOSFORILASARelajado ActivoTenso (T) Inactivo

Protein fosfatasa 1

Glucogenopatia: enfermedades congenitas que afectan la sintesis o degradacin del glucgeno

GLUCLISIS

*