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METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE

CARBONO

Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

LOS CARBOHIDRATOS

• Los carbohidratos de la dieta comprende cerca del

60% de los nutrientes y está constituido

principalmente por polisacáridos (almidones,

celulosa y dextrinas) y disacáridos (sacarosa,

lactosa, maltosa, etc.)

• En el proceso digestivo los carbohidratos se

degradan hasta monosacáridos simples, absorbibles

directamente.


VÍAS METABÓLICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

1. Digestión y absorción. Boca, intestino y vena porta.

2. Fosforilación e interconversión de hexosas. Todas las hexosas forman glucosa-6-fosfato

3. Síntesis de glucógeno (glucogenogénesis). A partir de la glucosa

4. Degradación del glucógeno (glucogenólisis). Se degrada a glucosa-6-fosfato y luego a glucosa libre.

5. Conversión de glucosa a piruvato (glucólisis). Liberación de energía y almacenada como ATP.

6. Gluconeogénesis. Síntesis de glucógeno o glucosa a partir de compuestos que no son carbohidratos

7. Conversión de glucosa en pentosas (ciclo de las pentosas). Provee a la célula de pentosas para la síntesis de ADN Y ARN, coenzimas y NADPH.


DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

• La saliva contiene la amilasa salival (α-amilasa) o ptialina la cual inicia la hidrólisis de los almidones.

• El páncreas vierte la amilasa pancreática (α-amilasa) o amilopsina en el duodeno la cual rompe las uniones glucosídicas α 1,4 de almidones, dextrinas y glucógeno y liberando maltosa y oligosacáridos ramificados.

• Los disacáridos (maltosa, sacarosa y lactosa) de los alimentos son hidrolizados por acción de las carbohidrasas (maltasa, sacarasa y lactasa) hasta monosacáridos.

• En la luz intestinal predomina una mezcla de monosacáridos provenientes de la dieta o de la degradación hidrolítica.


ABSORCIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

• La velocidad de absorción de los monosacáridos provenientes de la dieta y de la digestión es variable y está regida por difusión simple (fructosa) y transporte activo (glucosa, galactosa,etc.).

• El transporte activo de la glucosa, de la luz intestinal a la célula intestinal, ocurre junto con la del Na+. Luego la glucosa se difunde en la sangre (vena porta) o es fosforilada . Este transporte puede ser inhibido ( ouabaina, floricina, cianuro, dinitrofenol, etc.)

• La glucosa se absorbe aproximadamente a 1g/Kg de peso corporal /h.


GLUCÓLISIS

• El término glucólisis procede de las palabras griegas que

significa dulce y romper.

• La glucólisis puede realizarse en condiciones anaerobias

(sin oxidaciones netas de los azúcares sustrato realizadas

por bacterias, levadura y células musculares) o aerobias (

células que respiran).

• La glucólisis es una ruta de 10 pasos que convierte una

molécula de glucosa (hexosa) en 2 moléculas de piruvato

y con la generación de 2 moléculas de ATP.

• En las células eucariotas la glucólisis se produce en el

citosol y la oxidación del piruvato en la mitocondria.


GLUCÓLISIS

FASE DE INVERSIÓN DE ENERGÍA (REACCIONES 1-5)

• Reacción 1: Fase de inversión de energía

Se produce la fosforilación de la glucosa por la hexoquinasa, la cual

requiere de ATP.


GLUCÓLISIS

• Reacción 2: Isomerización de la glucosa-6-fosfato

Se produce la isomerización de la aldosa, glucosa-6-fosfato (G6P), a la

cetosa, fructosa-6-fosfato (F6P) por la fosfoglucoisomerasa.


GLUCÓLISIS

• Reacción 3: Segunda inversión de ATP

La fructosa-6-fosfato es fosforilada en los carbonos 1 y 6 por la

fosfofructoquinasa de ATP (PFK) produciendo fructosa-1,6-difosfato.


GLUCÓLISIS

• Reacción 4: Fragmentación en dos triosas fosfato

Se produce la ruptura del azúcar, fructosa-1,6-bisfosfato por acción de

la fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa (aldolasa) para formar 2

intermediarios de 3 carbonos, el gliceraldehido-3-fosfato y la

hidroxiacetona fosfato.


GLUCÓLISIS

• Reacción 5: Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato

Se da la conversión (isomerización) de la dihidroxiacetona fosfato

(DHAP) a gliceraldehido-3-fosfato (G3P) por acción de la triosa fosfato

isomerasa.


GLUCÓLISIS

FASE DE GENERACIÓN DE ENERGÍA (REACCIONES 6-10)

• Reacción 6: Generación del primer compuesto de energía

elevada.

Se produce una oxidación de 2 electrones del carbono carbonilo del

gliceraldehido-3-fosfato a nivel del carboxilo produciendo el 1,3-

bisfosfoglicerato (BPG), compuesto de energía súper elevada por

contener un grupo acil-fosfato, Esta reacción es catalizada por la

gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa.


GLUCÓLISIS

• Reacción 7: Primera fosforilación a nivel de sustrato

El 1.3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato (de alta energía)

al ADP para formar ATP y el 1.3-bisfosfoglicerato se transforma en 3-

fosfoglicerato (3PG). Esta reacción es catalizada por la fosfoglicerato

quinasa.


GLUCÓLISIS

• Reacción 8: Preparación para la síntesis del siguiente

compuesto de energía elevada

Se produce una isomerización mediante la transferencia del grupo

fosfato de la posición 3 a la posición 2 del 3-fosfoglicerato para dar 2-

fosfoglicerato (2PG). Esta reacción es catalizada por la fosfoglicerato

mutasa.


GLUCÓLISIS

• Reacción 9: Síntesis del segundo compuesto de energía

elevada

Se produce una deshidratación simple en el carbono α y β del 2-

fosfoglicerato para dar un compuesto de alta energía, el

fosfoenolpiruvato (PEP). Esta reacción es catalizada por la enolasa.


GLUCÓLISIS

• Reacción 10: Segunda fosforilación a nivel de sustrato

El fosfoenolpiruvato transfiere su grupo fosforilo al ADP para formar el

segundo ATP esto gracias a la piruvatoquinasa. El fosfoenolpiruvato se

transforma en piruvato.


RUTAS DE UTILIZACIÓN DE LOS SUSTRATOS

DISTINTOS DE LA GLUCOSA EN LA GLUCÓLISIS


REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS

• La glucólisis está estrechamente relacionada con otras vías metabólicas (glucogenogenelis, glucogenolisis. Gluconeogenesis, ruta de la pentosa fosfato y el ciclo del ácido cítrico) por lo tanto su regulación esta coordinada con estas otras rutas.

• Los mecanismos de regulación de la glucólisis son: Regulación alostérica, control hormonal, control a nivel de sustrato y modificaciones covalentes.

• Las enzimas glucolíticas (dianas reguladoras) claves son: la fosfofructoquinasa, la piruvatoquinasa y la hexoquinasa. Las 2 primeras son inhibidas alostericamente y la última es regulada a nivel de sustrato.


DEGRADACIÓN DEL PIRUVATO


PROCESOS OXIDATIVOS EN LA GENERACIÓN DE LA ENERGÍA METABÓLICA Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR

• ETAPA I: Consiste en la generación de un fragmento

activo de 2 carbonos, el grupo acetilo de la acetil-

coenzima A o acetil-CoA.

• ETAPA II: Es la oxidación de esos 2 átomos de

carbono de la etapa I en el ciclo del ácido cítrico.

• ETAPA III: Es el transporte electrónico y la

fosforilación oxidativa.


LAS TRES ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN

OXIDACIÓN DEL PIRUVATO

RUTA DE ENTRADA PRINCIPAL DEL CARBONO EN EL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

• El piruvato procede de la de la oxidación de los hidratos de carbono, de los ácidos grasos y de los aminoácidos.

• El piruvato se oxida para convertirse en acetil-CoA y CO2(del grupo carboxilo).

• En la oxidación del piruvato intervienen 3 enzimas conformando el complejo piruvato deshidrogenasa [piruvato deshidrogenasa (E1), dihidrolipoamida tranferasa (E2) y dihidrolipoamida deshidrogenasa (E3)] y 5 coenzimas [pirofosfato de tiamina (TPP), ácido lipoico (Lip), nucleotido de flavina y adenina (FADH2), dinucleotido de nicotinamida y adenina (NADH) y coenzima A (CoA). El TTP, FAD y ácido lipoico estan unidas al complejo piruvato deshidrogenasa.


VISIÓN GENERAL DE LAS REACCIONES DEL COMPLEJO

PIRUVATO DESHIDROGENASA


MECANISMO DEL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

El mecanismo para la oxidación del piruvato a acetil-CoA se producen 6

reacciones:

• Reacción 1: E1 acepta un grupo aldehido de 2 carbonos procedentes

del piruvato y lo une al TPP, formando hidroxietil-TPP.

• Reacción 2: El grupo aldehido se transfiere por E1 al primer brazo

oscilante de lipoamida en E2 y se oxida simultaneamente a un grupo

acetilo.

• Reacción 3: El grupo acetilo se transfiere al segundo brazo de

oscilación de E2 , que le coloca en la situación adecuada para la

transferencia a la CoA-SH.

• Reacción 4: El grupo acetilo se transfiere a la CoA-SH, produciendo

acetil-CoA.

• Reacción 5: E3 oxida el brazo de oscilación de la lipoamida reducida

mediante la transferencia de 2 hidrógenos al FAD.

• Reacción 6: La flavina reducida (FADH2) se oxida por el NAD+.


MECANISMOS DEL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA


CONTROL DE LA OXIDACIÓN DEL PIRUVATO

• El control de la oxidación del piruvato se logra mediante una

inhibición alostérica del complejo piruvato deshidrogenasa y por una

modificación covalente que se controla por el estado energético de la

célula.

• En los mamíferos el complejo piruvato deshidrogenasa se regula

mediante modulación covalente de la piruvato deshidrogenasa (E1).

Esto implica una fosforilación y desfosforilación de los residuos de

serina de E1. La piruvato deshidrogenasa quinasa fosforila a la E1 y la

inactiva, mientras que la piruvato deshidrogenasa fosfatasa quita el

fosfato unida a la E1 y la reactiva ( necesita de Ca2+ y Mg2+).


REGULACIÓN DEL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA MEDIANTE LA

MODIFICACIÓN DE E1


CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

(CICLO DE KREBS)



• Fue descubierto por premio nobel Hans Krebs (1937), quien

propuso la idea de que los combustibles orgánicos se oxidan a

través de una ruta ciclica

• El ciclo del ácido citrico, es la ruta oxidativa central de la

respiración.

• Es el proceso mediante el cual se catabolizan todos los

combustibles metabólicos ( hidratos de carbono, lípidos y

proteínas).

• La función del ciclo del ácido cítrico es oxidar los metabolitos

orgánicos.

• Este ciclo comprende 2 fases: la primera (reacciónes 1 a 5) se

emplea para oxidar los 2 carbonos de la acetil-CoA a CO2 y la

segunda fase (reacciones 5 a 8) sirve para regenerar el

oxalacetato.



FASE I : INTRODUCCIÓN Y PÉRDIDA DE DOS ÁTOMOS DE

CARBONO

Consiste en la adición de una porción de 2 carbonos (acetil-CoA) a un

compuesto de 4 carbonos (oxalacetato) para dar un anión orgánico de 6

carbonos ( citrato), seguido de la perdida de 2 carbonos en forma de CO2.

• Paso 1: Introducción de 2 átomos de carbono en forma de acetil-

CoA. Esta reacción es catalizada por la citrato sintasa. Es semejante a

una condensación aldólica. Este paso se constituye en un lugar de

regulación para todo el ciclo.



• Paso 2: Isomerización del citrato. Esta isomerización es catalizada

por la aconitasa que genera el alcohol secundario isocitrato. En esta

reacción se producen deshidratación e hidratación sucesivas a través

de intermediario cis-aconitato. La caonitasa puede ser inhibida por el

fluoroacetato.



• Paso 3: Generación de CO2 por una deshidrogenasa ligada al NAD+.

Esta reacción ( primera descarboxilación) es catalizada por la isocitrato

deshidrogenasa. Esta reacción comporta la deshidrogenación del

isocitrato a oxalsuccinato (intermediario) este ultimo se descarboxila

espontaneamente produciendo CO2 y α-cetoglutarato.



• Paso 4: Generación de un segundo CO2 por una complejo

multienzimático. Esta es una reacción de varios pasos comparable a

la reacción del complejo piruvato deshidrogenasa, donde el α-

cetoglutarato ( α-cetoácido) experimenta una descarboxilación

oxidativa con formación de CO2 y sucinil –CoA (acil-CoA).



FASE II : REGENARACIÓN DEL OXALACETATO

En estas fase, las reacciones restantes, convierten al intermediario de 4

carbonos (succinil –CoA) en oxalacetato (4 carbonos).

• Paso 5: Una fosforilación a nivel de sustrato. Esta reacción es

catalizada por la succinil-CoA sintetasa, la cual permite que la succinil-

CoA (compuesto de alta energía) impulse la formación de un nucleósido

trifosfato (ATP o GTP) a partir de un difosfato (ADP o GDP).


Producción de nucleótidos de energía

elevada (GTP), en animales, por la reacción

de la succinil-CoA sintetasa y teniendo al N-

fosfohistidina de la succinil-CoA sintasa

como intermediario


• Paso 6: Deshidrogenación dependiente de flavina. Esta reacción es

catalizada por la succinato deshidrogenasa, la cual deshidrogena 2

carbonos saturados del succinato (alcano) a un doble enlace del

fumarato (alqueno). Esta deshidrogenación es dependiente de FAD.



• Paso 7: Hidratación de un doble enlace carbono-carbono. Esta

reacción es catalizada por la fumarato hidratasa o fumarasa la cual

produce la hidratación trans estereoespecífica del doble enlace del

fumarato convirtiéndolo en malato.



• Paso 8: Una deshidrogenación que genera oxalacetato. La

deshidrogenación dependiente de NAD+ del malato a oxalacetato es

catalizada por la malato deshidrogenasa.


REACCIONES DE CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO


ESTEQUIOMETRIA Y ENERGÍA DEL CICLO DEL ÁCIDO

CÍTRICO

• Ecuación química equilibrada correspondiente a las 8 reacciones de una

vuelta del ciclo:

• Ecuación del catabolismo a través de la glucólisis y el ciclo del ácido

cítrico, donde 1 molécula de glucosa genera 2 moléculas de piruvato


REGULACIÓN DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO


El flujo a través del ácido cítrico

se controla mediante

interacciones alostéricas, pero

también la concentración de los

sutratos desempeñan un papel

crucial

RUTA DE LA PENTOSA FOSFATO



• Es una ruta alternativa para la oxidación de la glucosa inclusive

hasta CO2 y H2O.

• Se produce en diversas células (citosol) y tejidos.

• La función de esta ruta es anabólica más que catabólica. Tiene

2 funciones principales:

- Proporcionar NADPH (para la síntesis reductora).

- Proporcionar ribosa-5-fosfato ( para síntesis de nucleótidos

y ácidos nucleicos).

• Además se utiliza para metabolizar pentosas procedentes de

los alimentos (de la digestión de los ácidos nucleicos).


ESTRATEGIA GLOBAL DE LA RUTA DE LA PENTOSA FOSFATO

Paso 1 (fase oxidativa): la glucosa-6-fosfato se oxida a ribulosa-5-fosfato y CO2 con producción de NDPH.

Paso 2 (fase no oxidativa: 2- 4) parte de la ribulosa-5-fosfato se convierte en otros azúcares de 5 carbonos (ribosa-5-fosfato).

Paso 3 : tres moléculas de azúcares de 5 carbonos se convierten en 2 moléculas de azúcares de 6 carbonos y una molécula de 3 carbonos.

Paso 4 : Algunos azucares formados en el paso 3 se convierten en glucosa-6-fosfato y el cicloo se repite.



La ruta de la pentosa fosfato actúa en 2 fases:

1. FASE OXIDATIVA: Generación del poder reductor en forma de

NADPH.

• Dos de las tres primeras reacciones de esta ruta son oxidativas y

genera NADPH a partir de NADP+.

• La primera reacción oxida la glucosa-6-fosfato a 6-

fosfogluconolactona catalizada por la glucosa-6-fosfato

deshidrogenasa.

• La 6-fosfogluconolactona se hidroliza por una lactonasa

específica a 6-fosfogluconato.

• El 6-fosfogluconato sufre una descarboxilación oxidativa por la 6-

fosfogluconato deshidrogenasa generando CO2, ribulosa-5-fosfato

y otro NADPH.

• La fase oxidativa genera: 2 NADPH, 1 CO2 y 1 pentosa fosfato

(ribulosa-5 fosfato) por molécula de glucosa-6-fosfato.



2. FASE NO OXIDATIVA: Destinos alternativos de las pentosas

fosfato.

• Parte de la ribulosa-5 fosfato se convierte en ribosa-5-

fosfato por la fosfopentosa isomerasa y con la participación

del enediol como intermediario.




fosfato.

• Hasta la fecha las funciones de la ruta se han dado, es decir se

ha producido:

• Producción de azúcares de 6 y de 3 carbonos. Esto implica una

secuencia de reacciones que convierten 3 azúcares fosfato de 5

carbonos en 2 azúcares fosfato de 6 carbonos (fructosa-6-fosfato)

y 1 azúcar fosfato de 3 carbonos (gliceraldehido-3-fosfato) y con

la participación de 3 enzimas (fosfopentosa epimerasa,

transcetolasa y transaldolasa).




fosfato.

• Producción de azúcares de 6 y de 3 carbonos

- La ribulosa-5fosfato se convierte en su epímero xilulosa-5-

fosfato por la fosfopentosa epimerasa




fosfato.


- La xilulosa-5-fosfato reacciona con la ribosa-5-fosfato catalizada

por la transcetolasa formando una triosa fosfato (gliceraldehido-

3-fosfato) y un azúcar de 7 carbonos (sedoheptulosa-7-fosfato).

Se da una transferencia de 2 carbonos




fosfato.


- Sobre el gliceraldehido-3-fosfato y la sedoheptulosa actúa la

transaldolasa transfiriendo una unidad de dihidroxiacetona de 3

carbonos, originando un azúcar fosfato de 4 carbonos (eritrosa-

4-fosfato) y un azúcar de 6 carbonos (fructosa-6-fosfato).


TRANSTORNOS GENÉTICOS QUE AFECTAN A ENZIMAS DE LA


• Transtorno genético humano: Déficit de glucosa-6-fosfato

deshidrogenasa lo cual origina anemia hemolítica (destrucción

masiva de eritrocitos) por estrés oxidativo. La G-6-P activa el

poder reductor de los eritrocitos para impedir el estrés

oxidativo.

• Síndrome de Wernicke – Korsakoff (Transtorno mental

asociado a perdida de memoria y parálisis parcial) producida

por alteración de la transcetolasa que reduce su afinidad por el

pirofosfato de timina (descienden los niveles de TPP). Lo causa

un déficit de vitamina (B1) por alcoholismo.


GLUCONEOGÉNESIS


GLUCONEOGÉNESIS

• Los procesos de biosíntesis ( gluconeogénesis) no son nunca la

simple inversión de las correspondientes rutas catabólicas

(glucólisis) porque se utilizan reacciones enzimáticas diferentes en

los lugares cruciales.

• El cerebro, el SNC, médula renal, testículos y los eritrocitos necesitan

de la glucosa como única o principal fuente de carbono por lo tanto

las células animales deben sintetizar glucosa a partir de precursores

y mantener las concentraciones sanguíneas dentro de los límites

estrechos.

• La gluconeogénesis se define como la biosíntesis de hidratos de

carbono a partir de precursores de 3 y 4 carbonos que no tienen

naturaleza de carbohidrato.

• Los principales sustratos de la gluconeogénesis son: lactato,

aminoácidos, alanina, propionato y el gliceraldehido.

• Este proceso tiene lugar en el citosol, pero algunos precursores se

generan en la mitocondria y deben ser transportados al citosol.


SÍNTESIS Y UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA EN EL CUERPO HUMANO


GLUCONEOGÉNESIS

• Los destinos de la glucosa sinterizada por gluconeogénesis son:

- Catabolismo por tejido nervioso.

- Utilización por el musculo esquelético.

- Es precursora de todos los demás carbohidratos

(aminoazúcares, polisacáridos complejos, glicoproteínas y

glucolípidos).

• Una ruta metabólica es factible si su ΔG’(-), exergónico, como la

glucólisis (con sus 3 reacciones exergónicas irreversibles de la

hexoquinasa, fosfofructoquinasa y piruvatoquinasa) por lo tanto surge

la dificultad de hacer la conversión del piruvato en glucosa como una

reacció exergónica, por ser endergónica, ΔG’(+), para solucionar este

problema se recurren a enzimas específicas de la gluconeogénesis

que catalizan fuertemente la síntesis de la glucosa evitando la

actividad irreversible de las 3 enzimas de la glucólisis.



GLUCONEOGÉNESIS

GLUCONEOGÉNESIS

REACCIONES DE LA GLUCONEOGÉNESIS

Paso 1: Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato.

• La piruvato carboxilasa cataliza la conversión del piruvato en

oxalacetato en la matriz mitocondrial que luego es transportado al

citosol por intercambio con ortofosfato. Se fija CO2.

• El oxalacetato en el citosol sufre la acción de la fosfoenolpiruvato

carboxiquinasa (PEPCK) para dar fosfoenolpiruvato, siendo el

donador de energía el GTP. Se libera el CO2 fijado anteriormente

• La reacción para evitar la piruvato quinasa es la siguiente:


GLUCONEOGÉNESIS


Paso 2: Conversión de la fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato.

• La reacción de la fosfofructoquinasa de la glucólisis consiste en una

fosforilacioón, para evitar este paso irreversible se realiza una

reacción hidrolítica (desfosforila), catalizada por la fructosa-1,6-

bisfosfatasa y formando fructosa-6-fosfato.

• La fructosa-6-fosfato sufre una isomerización a glucosa -6-fosfato por

la fosfoglucoisomerasa.


GLUCONEOGÉNESIS


Paso 3: Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa.

• La acción irreversible de la hexoquinasa o glucoquinasa

(fosforilación) se contrarresta por la glucosa-6-fosfatasa que hace

otra hidrólisis simple transformando la glucosa-6-fosfato en glucosa.


RESUMEN DE LA GLUCONEOGÉNESIS


GLUCONEOGÉNESIS

ESTEQUIOMETRÍA Y BALANCE ENERGÉTICODE LA

GLUCÓLISIS

• Las rutas catabólicas generan energía, mientras que las anabólicas

gastan energía.

• La conversión global de 2 moles de piruvato en 1 mol de glucosa es

bastante exergónica, sin embargo, la síntéis de glucosa es costosa

para la célula e un sentido energético.

• Se consumen 6 grupos fosfato de energía elevada (4 ATP y 2 GTP) y 2

moles de NADH (equivalentes a otros 6 ATP).

• Si la glucólisis se se produjera en sentido inverso habría un gasto

menor como se muestra en la formula. Pero no se dá.


REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS

• La regulación de la gluconeogénesis es importante para muchas

funciones biológicas (SNC) por lo tanto es necesario mantener las

concentraciones de la glicemia dentro de los límites normales.

• La gluconeogénesis se controla mayormente por la alimentación rica

en carbohidratos, mientras que en el ayuno o en dietas pobres en

carbohidratos originan un flujo elevado de esta ruta. Participa el

control hormonal de la insulina y el glucagón controlando la sintesis

de la fosfoenolpiruvato carboxilasa; y el control del AMPc.

• La glucolisis y la glucóneogénesis deben controlarse de manera

recíproca, es decir las condiciones intracelulares que activan una

ruta tienden a inhibir la otra.


BIOSÍNTESIS DEL GLUCÓGENO



• En los animales, un destino importante del la glucosa es la síntesis

de glucógeno (polímero de glucosa con uniones α-1,4 muy

mamificado).

• En la biosíntesis del glucógeno participa: la UDP-glucosa como

sustrato y como enzima la glucógeno sintasa.

• La síntesis de la UDP-glucosa se realiza a partir de la glucosa

sanguínea: se produce una fosforilación por la hexoquinasa o

glucoquinasa para dar glucosa-6-fosfato que luego se isomeriza a

glucosa-1-fosfato por la glucofosfomutasa.

• La UDP-glucosa es la forma de glucosa activa metabólicamente para

la síntesis de glucógeno.



• La UDP-glucosa pirofosforilasa cataliza la síntesis de la UDP-glucosa.

• La UDP-glucosa es el donador inmediato de un residuo glucosilo al

extremo no reductor de una rama de glucógeno ( con 4 unidades de

glucosa como mínimo).

• La glucógeno sintasa (glucosiltransferasa) transfiere una unidad de

azúcar activada a un grupo hidroxilo de azúcar no reductor. Esta

enzima continua añadiendo residuos de glucosa de manera sucesiva

al grupo 4-hidróxilo del extremo no reductor.

• Se emplea un cebador de la glucógeno sintasa (cadena corta de

residuos de glucosa ensamblados por una glucogenina).


REACCIÓN DE LA GLUCÓGENO SINTASA



RAMIFICACIÓN DEL GLUCÓGENO

• Se produce mediante enlaces α-1,6. Esta ramificación aumenta la

solubilidad del glucógeno y el número de extremos no reductores de

los que se obtiene glucosa-1-fosfato durante la movilización del

glucógeno.

• Participa una enzima ramificante (amilo-1,4 - 1,6 transglucosilasa), la

cual transfiere un fragmento terminal (6 ó 7 residuos de longitud)

desde un extremo de al menos 11 residuos de longitud a un grupo

hidróxilo situado en la posición 6 de un residuo de glucosa del

interior del glucógeno ( la reacción implica el ataque nucleofílico del

hidróxilo del C-6 sobre el C-1 del oligosacárido que forma la

ramificación).

• La biosíntesis de glucógeno requiere la glucógeno sintasa para la

polimerización y una transglucosilasa para crear las ramificaciones.



RAMIFICACIÓN DEL GLUCÓGENO


SÍNTESIS Y MOVILIZACIÓN DEL GLUCÓGENO

• La adrenalina inhibe la síntesis de glucógeno en el músculo y fomenta

la movilización del glucógeno.

• El control de la síntesis y degradación se realiza mediante cascadas

reguladoras con la intervención de una proteína quinasa dependiente

de AMP y fosforilaciones proteicas reversibles.

• La cascada que controla la glucogenólisis conduce a la activación de la

glucógeno fosforilasa mientras que la cascada que controla la síntesis

del glucógeno conduce a la inhibición de la glucógeno sintasa.

• Las condiciones que activan la degradación del glucógeno inhiben la

síntesis de éste, y viceversa.

• La actividad de la glucógeno sintasa esta controlada por fosforilación,

mediante mecanismos comparables a los que controlan la degradación

del glucógeno por la fosforilación, pero que tienen efectos inversos

sobre la actividad enzimática.



FUNCIONES DEL GLUCÓGENO MUSCULAR Y HEPÁTICO

• El glucógeno constituye la principal fuente de energía para la

contracción del músculo esquelético. El hígado obtiene energía

metabólica de la oxidación de los ácidos grasos, el glucógeno hepático

sirve como fuente de glucosa sanguínea que se transporta a otros

tejidos para su catabolismo.

• El hígado es un glucostato, detectando las concentraciones de glucosa

sanguínea y ajustando consecuentemente la síntesis y degradación del

glucógeno; gran parte de esta regulación comporta el control de la

glucógeno sintasa y la fosforilasa. Par cumplir esta función el hígado

contiene unas reservas de glucógeno relativamente elevadas (2-8% de su

peso).

• El hígado regula las concentraciones sanguíneas de glucosa en parte

mediante el control de su glucógeno sintasa y fosforilasa.



ENFERMEDADES DEL ALMACENAMIENTO DEL GLUCÓGENO

• Producidas por mutaciones de las enzimas del metabolismo del

glucógeno.

• Pueden ser muy graves y generalmente se deben a un almacenamiento

de cantidades anormales de glucógeno o al almacenamiento de un

glucógeno con una propiedades anormales (falla en su degradación).

• Una de las primeras enfermedades de almacenamiento de glucógeno que

se describió fue la enfermedad de von Gierke (aumento crónico del

tamaño del hígado por déficit de glucosa-6-fosfatasa o de la enzima

desramificante para su degradación)

• Las mutaciones en el ser humano que afectan a las enzimas del

metabolismo del glucógeno pueden tener consecuencias clínicas

benignas o profundas.



DEFECTOS CONGÉNITOS DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO EN EL SER HUMANO

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