SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO

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1 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, FASE I, UNIDAD DIDÁCTICA: BIOQUÍMICA MÉDICA 2º AÑO CICLO ACADÉMICO 2,013 SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO DR. MYNOR A. LEIVA ENRÍQUEZ

2 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

3 ABUNDANCIA ESCASEZ Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

4 SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DEL G L U C Ó G E N O Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

5 GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA) Glucogénesis en el músculo Luego de digerir y absorber los carbohidratos, se eleva la glicemia. Luego de captar glucosa (GLUT-4), 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.

6

7 GLUCOGÉNESIS (ABUNDANCIA) Glucogénesis en el hígado El hígado capta glucosa (GLUT-2) a demanda, y 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.

8 Actividad V max 100 Hexocinasa 50 Glucocinasa Glucosa en sangre (mmol/l)

9 SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 1

10 SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 2

11 SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 3

12 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

13 SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 4

14

15 Estructura del Glucógeno Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

16 Estructura del Glucógeno Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

17 SÍNTESIS DE GLUCÓGENO. REACCIÓN 5

18 Síntesis de Glucógeno. Resumen Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

19 Fuente: BIOQUIMICA DE MATHEWS.C 3ª Ed.

20 5 GLUCOGENESIS RESUMEN GLUCOCINASA 2. FOSFOGLUCOMUTASA 3. UDP-GLUCOSA PIROFOSFORILASA 4. GLUCÓGENO SINTASA 5. ENZIMA RAMIFICANTE 1 Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

21 GLUCOGENESIS RESUMEN 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. Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

22 FUENTES DE GLUCOSA SANGUÍNEA Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

23 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 % 1000 Sangre y líquido extracelular Glucosa 10 g 40

24 GLUCOGENÓLISIS (ESCASEZ) 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.

25 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.

26 GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 1 Esta enzima contiene una molécula de Fosfato de Piridoxal unida covalentemente, necesaria como coenzima. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

27 GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 2

28 GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 3

29 GLUCOGENÓLISIS. REACCIÓN 4

30 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

31 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

32 GLUCOGENÓLISIS 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. Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

33 GLUCOGENÓLISIS 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. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

34

35 REGULACIÓN DEL METABOLISMO DE GLUCÓGENO EN EL STRESS: EFECTO DE ADRENALINA EN LA ESCASEZ: EFECTO DE GLUCAGÓN EN LA ABUNDANCIA: EFECTO DE INSULINA

36 Efecto de Adrenalina. 1- Unión de la hormona con su receptor de membrana: activación de adenilciclasa USAC Bioquímica ML 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.

37 EFECTO DE ADRENALINA. 2-ACTIVACIÓN DE PROTEINCINASA POR EFECTO DE AMP C. USAC Bioquímica ML 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 fosforilasacinasa sensible a Ca-Calmodulina.

38 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

39 Ca++ Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

40 Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer AMP

41 Adrenalina Receptor Proteína G Adenilciclasa ATP AMPc AMPc + RR proteíncina sa activa C Fosforilasa quinasa activa Fosforilasa activa Glucosa-1-P Energía Fuente: BIOQUIMICA DE MATHEWS.C 3ª.Ed.

42 Sistema de amplificación en cascada Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

43 Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

44 ACTIVACIÓN DE LA GLUCOGENÓLISIS POR LA ADRENALINA Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

45 Activación de la glucogenólisis y la glucolisis en el músculo durante el ejercicio Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

46 Activación de la glucogenólisis y la glucolisis en el músculo durante el ejercicio Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

47 EFECTO La hipoglicemia DE GLUCAGÓN: provoca POR AYUNO 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.

48 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 usualmente promovidos por liberación de insulina luego de comer.

49 EFECTO DE INSULINA: ACTIVACIÓN DE FOSFODIESTERASA USAC Bioquímica ML 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

50 Efecto de Insulina (post-absorción)

51 MECANISMOS DE ACCIÓN DE LA INSULINA Fuente: Bioquímica Médica. John W. Baynes, 3ª. Ed. Elsevier Mosby

52 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

53 REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO EN ESTADO DE AYUNO. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

54 REGULACIÓN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO EN ESTADO POSTPRANDIAL. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

55 REGULACIÓN ALÓSTERICA de la síntesis y la degradación del glucógeno. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

56 Se libera calcio 2+ del retículo endoplásmico en respuesta a hormonas o neurotransmisores unidos a receptores de la superficie celular. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer El aumento transitorio de la concentración de calcio 2+ Intracelular favorece la formación del complejo Calmodulina-calcio 2+.

57 El complejo Calmodulina-Calcio 2+ es un componente esencial de muchas enzimas dependientes de Calcio 2+. Fuente: Bioquímica, R Harvey D Ferrier, 5ª. Ed. Wolters Kluwer

58 Enfermedades del almacenamiento del glucógeno TIPO NOMBRE I II III VON GIERKE POMPÉ CORI DEFICIENCIA ENZIMÁTICA Glucosa-6- fosfatasa a-glucosidasa lisosomal Enzima desramificante CONSECUENCIAS ESTRUCTURALES O CLÍNICAS Hipoglicemia postabsortiva grave, acidosis láctica, hiperlipidemia Gránulos de glucógeno en los lisosomas Estructura alterada del glucógeno, hipoglicemia

59 Enfermedades del almacenamiento del glucógeno TIPO NOMBRE IV V VI DEFICIENCIA ENZIMÁTICA Andersen Enz. Ramificante McArdle Hers Fosforilasa del músculo Fosforilasa del hígado CONSECUENCIAS ESTRUCTURALES O CLÍNICAS Estructura alterada del glucógeno Exceso de depósito de glucógeno en el músculo. Calambres y astenia inducidos por el ejercicio Hipoglicemia, no tan grave como en el tipo I

60 A V I S O :

61 AVISO La discusión del caso clínico de PANCREATITIS será en las fechas correspondientes a la segunda rotación. La presentación del caso será a cargo de los grupos de la segunda rotación. Los grupos de la primera rotación asistirán a escuchar la presentación y aportar elementos que enriquezcan la discusión. Todos los grupos deben presentar informe escrito incluyendo mejoras. Pueden presentar sus informes preliminares para revisión al correo electrónico Saludos. Dr. Leiva.

62 AVISO DE LA CONGELACIÓN DE NOTAS La próxima semana se hará la publicación y calendarización de la forma de hacer el trámite. Será realizado el proceso de revisión y adjudicación de NOTAS DE ZONA bajo la responsabilidad del PERSONAL DE LA OFICINA DE EVALUACIÓN (4 Nivel del Edificio C) Ni el área de BIOQUÍMICA y ninguno de los miembros de su personal tendrán participación en los trámites de este evento: todo correrá bajo programación y supervisión de la oficina de EVALUACIÓN. Coordinación de BIOQUÍMICA, Fase I.

63 Gracias PASEN BUEN DÍA

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