Metabolismo de...
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Metabolismo de
carbohidratos
Natalia Regina Mesa Herrera
Bact. MSc. Dr.rer.nat
Endocrinología y Metabolismo
Facultad de Medicina
U de A
Contenido
1. Glucólisis
2. Gluconeogénesis
3. Vía de las pentosas fosfato
4. Metabolismo de la fructosa y galactosa
5. Metabolismo del glucógeno
Metabolismo del
glucógeno
Glucógeno y su metabolismo
1. Proteínas del metabolismo del
glucógeno
2. Función del glucógeno
3. Estructura del glucógeno
1. Proteínas del metabolismo del
glucógeno
• Proteínas reguladas:
- Alosterismo
- Modificación covalente
• Ejemplo:
Enzima desramificante
Glucógeno y su metabolismo
Ejemplos
1. Enzima desramificante
2. Fosforilasa quinasa
3. Glucosa 6 fosfatasa
Glucógeno y su metabolismo
2. Función del glucógeno
• Fuente de glucosa
Glucógeno y su metabolismo
Corto tiempo,
combustión de
alta energía
Plenamente
Cerebro:
emergencia
3. Estructura del Glucógeno
Glucógeno y su metabolismo
3. Estructura del Glucógeno
Glucógeno y su metabolismo
Musculo Hígado
Partículas Esféricas
60.000 u/glucosa
Partículas rosetas
Agregados P
Glicosoma
Glucogeno sintasa
GEnlace [1,6 ]
Mg 2+
Glicogenin
Enzima ramificante
Enlace [1,4 ]
Estructura del glucógeno
GLUCOGENINA
Glucógeno sintasa
GLUCOGENINA
Glucógeno sintasa
GLUCOGENINA
Glucógeno sintasa
Glicogenin
Glicosil
Transferasa
Enzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Enlace [1-6 ] Enlace [14 ]
Enzima desramificante
1 (oligo 1,4-1,4 glucantransferasa)
2 (amilo- 1,6 glucosidasa)
2
1
Enlace [1-6 ]
Enlace [1-4 ]
Estructura del glucógeno
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucogeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato PiruvatoEnzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
Metabolismo del glucógeno
Fosfoglucomutasa
Enzimas que sintetizan y
degradan el glucógeno
Glucogénesis:
sintesis del glucógeno
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucogeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa
Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato Piruvato
Enzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
UDP-Glc Fosforilasa
UTP
PP
Fosfoglucomutasa
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucógeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa
Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato Piruvato
Enzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
Glucógeno sintasa
Fosfoglucomutasa
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucógeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa Fructosa 6-P
Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato Piruvato
Enzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
Enzima Ramificante
Tipo IV GSD
Fosfoglucomutasa
Glucogenólisis:
degradación del
glucógeno
Glucógeno
Enzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucógeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa
Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
GluconeogénesisGlucolisis
Lactato PiruvatoEnzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
Enzima Desramificante
Fosfoglucomutasa
Enzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Enlace [1,6 ] Enlace [1,4 ]
Enzima desramificante
1 (oligo 1,4-1,4 glucantransferasa)
2 (amilo- 1,6 glucosidasa)
2
1
Enlace [1,6 ]
Enlace [1,4 ]
Enzima desramificante
Fosforilasa
Fosforilasa
+ n Glucosa 1P
Enzima Desramificante
Oligo 1,4 -1,4 Glucotransfersa
Enzima Desramificante
Amilo 1,6 Glucosidasa
+ 1 Glucosa
PPP
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
Ambas enzimas son reguladas
hormonalmente por una variedad de
mecanismos de desfosforilación y
fosforilación, causa potencial de las
enfermedades de deposito de
glucógeno
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
1. Fosforilasa quinasa
2. cAMP-dependeiente de protein
quinasa
3. Protein fosfatasa
1. Fosforilasa quinasa
• Fosforolisa y activa las fosforilasas
• Incremento de degradación del
glucógeno por estimulación neuronal
o hormonal
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
1. Fosforilasa quinasa
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
Glucagón
Incremento cAMP
Fosforilación y activación de la fosforilasa quinasa
Fosforilación y activación de la fosforilasa
Estimulación de la
degradación de glucógenoInhibición de la
Protein fosfatasa 1 G
Inhibición de la
Glucógeno sintasa
Ca2+cAMP dependiente de Protein quinasa
1. Fosforilasa quinasa
• Subunidades: ( , , ,)4
• , : reguladas por fosforilación: Cx, 16q12-
13
• : subunidad catalítica: c 7p12,-12q21
• : proteina calmodulina regulada por Ca2+ :
2p21,14q24-31,19q13
• GSD Tipo VI y IX
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
2. cAMP-dependiente de proteína quinasa
• Fosforolisa y activa las fosforilasas
quinasa
• 2 subunidades reguladoras
• 2 subunidades catalíticas
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
2. cAMP-dependiente de proteína quinasa
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
Glucagón
Incremento cAMP
Fosforilación y activación de la fosforilasa quinasa
Fosforilación y activación de la fosforilasa
Estimulación de la
degradación de glucógenoInhibición de la
Proteina fosfatasa 1 G
Inhibición de la
Glucógeno sintasa
Ca2+cAMP dependiente de Proteina quinasa
3. Proteina fosfatasa
• Tres tipos de serin/treonin fosfatasas
• Subunidades: ( , , ,)4
• PF 1: actividad GS, Pasa, PK
• PF 2A: actividad GS, Pasa, PK
• No hay deficiencias
Enzimas que regulan la glucógeno fosforilasa y sintetasa
Enzimas que catalizan pasos reversibles
1. Fosfoglucomutasa
2. Fosfoglucoisomersa
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucogeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato PiruvatoEnzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
1. Fosfoglucomutasa
Fosfoglucomutasa
GlucógenoEnzima ramificante
(-1,4-1.6 transglucosidasa)
Glucosa 1- Fosfato
Glucosa 6- Fosfato
Primer de glucogeno
UDP-glucosa
Glucosa
Uridin Difosfoglucosa Fosforilasa
UDP-Glc
Glucógeno sintasa
Glucokinasa
Fosfoglucosa isómeras
GLUT 2
Glucosa 6- Fosfatasa
Retículo Endoplasmático
Galactosa 1-P
Galactosa Fructosa 6-P Fructosa 1, 6-P
Gluconeogénesis Glucolisis
Lactato PiruvatoEnzima Desramificante
SIN
TE
SIS
DE
GR
AD
AC
ION
Via de las
pentosas
2. Fosfoglucoisomerasa
Fosfoglucomutasa
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
1. Hexoquinasa
2. Glucoquinasa
3. El sistema glucosa 6 fosfatasa
4. La subunidad catalítica de la glucosa 6-P
5. Transportador microsomal de la glucosa 6-P
6. Trasportador microsomal de fosfato
7. Trasnportador microsomal de glucosa
1. Hexoquinasa
• Tres isoenzimas: I, II, III.
• G + ATP G6P + ADP
• Km 0.05 – 0.15 mM : G
• Inhibidas por G6P
• H-I: Anemia hemolítica no esferocítica
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
2. Glucoquinasa
• Hexoquinasa IV
• Hígado, células del páncreas
• G + ATP G6P + ADP
• Km 8 mM : G
• No es inhibida por G6P
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
2. Glucoquinasa
• Disminuida su actividad en la diabetes y
ayuno
• Aumentada por la insulina y la alimentación
• Sensor de glucosa
• Codificado: 1 gen: 11 exones
• Diabetes juvenil y hiperinsulinemia familiar
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
3. El sistema Glucosa 6-P
• G6P G + P
• Altos niveles: Hígado, riñones, páncreas
• Deficiencias en hígado:
- GSD Tipo 1a
- GSD Tipo 1b
- GSD Tipo 1c
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
• 1 gen: chr 17q21
• GSD Tipo I (von Gierke)
4. La subunidad catalítica de la Glucosa fosfatasa
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
• Mayor actividad microsomas dañados
que en microsomas intactos
• Chr 11q23
• GSD Tipo Ib
5. Transportador microsomal de Glucosa 6P
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
• G6P G + P
• P: inhibidor de la Glucosa 6 fosfatasa
• PPi y carbamoil fosfato
• GSD Tipo Ic
6. Transportador microsomal de Fosfato
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
• GLUT 1-5
• Hígado y páncreas: GLUT 2
• Musculo: GLUT 4 y 1
• GLUT2 > Km : G, que GLUT 1, 3, 4 y 5
• GLUT1: Hipoglucorrachia
• GLUT2: Glucogenosis hepática con síndrome de
Fanconi
• “GSD Tipo Id”
7. Transportador microsomal de Glucosa
Interconversión de glucosa a glucosa -6-P
• F6P F 1,6-BP
• Tres tipos: M, L, P
• Regulación alosterica:
- Negativos: ATP, citrato y H+
- Positivos:AMP y F 2,6-BP
- Higado: cAMP PK
• GSD tipo VII, Tarui D
Fosfofructoquinasa
Metabolismo del glucógeno en función
de las necesidades metabólicas
Anormalidades en el
metabolismo del
glucógeno
Clasificación de las Glucogenosis“Cori”