Metabolismo del glucógeno

Transcripción

1 Metabolismo del glucógeno

2 Glucógeno: un polisacárido muy ramificado Å, aprox unid. de Glc, 1 ramif cada 8-14 unid., enzimas

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4 Porqué usar glucógeno? Permite acumular Glc sin subir demasiado la presión osmótica: [Glc] = 0.4 M; [Glcg] = 10 nm Permite procesar un sustrato oxidable aún en forma anaeróbica o microaeróbica, con las grasas no se puede Permite una movilización rápida, que tampoco se puede con las grasas Las grasas no pueden ser convertidas en Glc, se necesita una fuente de este HdeC

5 Nombre Actividad Glucógeno fosforilasa Degradación del glucógeno Glucógeno sintasa Síntesis de glucógeno Proteína kinasa A Fosforilación de FK y de GS Fosforilasa kinasa Fosforila a la glucógeno fosforilasa Calmodulina Proteína fosfatasa-1 Proteína que une Ca y fosforilasa kinasa Defosforilación de proteínas Inhibidor-1 Inhibe a la proteína fosfatasa-1

6 Síntesis del glucógeno HK o GK Glucosa + Glc-6-P + ADP PGI Glc-6-P Glc-1-P UDPG PPasa Glc-1P + UTP UDPGlc + PPi ΔG~0 PPi + H 2 O 2 Pi ΔG= kj/mol sintasa (Glucosa) n + UDPGlc (Glucosa) n+1 + UDP ΔG= -14 kj/mol

7 Luis F. Leloir ( ) -uridina

8 Modelo para la síntesis de glucógeno mediante la glucogenina (GN), glucógeno sintasa (GS) y enzima ramificante (1) GN es autoglicosilada, uniendo Glc a Tyr-194 (2) GN elonga el polímero hasta 8 unidades (3) GS se une (4) GS elonga el polisacárido (glucógeno) usando el cebador producido por GN. (5) Actúa la enzima ramificante

9 Modelos para la autoglucosilación de la glucogenina Cebado intersubunidad Cebado intrasubunidad

10 Acción de la enzima ramificante

11 Degradación del glucógeno fosforilasa Fosfato de piridoxal

12 Degradación del glucógeno: mecanismo de la fosforilasa

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15 Degradación del glucógeno: desramificación Act. transferasa Act. glucosidasa

16 Regulación recíproca de las vías de síntesis y degradación del glucógeno Glucógeno sintasa activa ADP Glucógeno sintasa inactiva P camp Prot. kinasa dep. de AMPc inact. + Prot. kinasa dep. de AMPc activa Fosforilasa kinasa inactiva + Ca ++ ADP Fosforilasa kinasa activa P Glucógeno fosforilasa inactiva ADP Glucógeno fosforilasa activa P

17 Cascada de amplificación de la señal Glucagón Receptor de glucagón Proteína G GTP Adenilato ciclasa AMPc PKA i PKA a P Inhibición glucólisis Degradación del glucógeno

18 Mecanismos de señalización dependientes de proteína G Hormona Más de 1000 receptores de señales que interaccionan con proteína G Receptor Proteína G GDP γ β Enzima Receptor Proteína G GTP Enzima γ β Receptor Proteína G GTP Enzima S P

19 Respuestas mediadas por receptor de glucagón en hígado R R adenilato ciclasa AMPc C C AMPc AMPc AMPc R + R AMPc Teofilina Θ Cafeína Θ C C ADP P

20 teofilina cafeína guanina adenina

21 Respuestas mediadas por receptor α adrenérgico sobre la fosforilasa en células musculares Adrenalina Fosfolipasa C - γ Receptor α-adrenérgico Proteína G + ve RE calmodulina Fosforilasa kinasa Fosforilasa (activa)

22 Respuestas mediadas por receptor α adrenérgico sobre la fosforilasa y rec. Ins en células musculares Epinefrina Fosfolipasa C inactiva Receptor α1-adrenérgico Proteína G GTP Rec. de insulina actvo Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato ADP Rec. de insulina inact. P Glcgn Fosforilasa inactiva ADP Fosfolipasa C Activa Diacil glicerol Inositol 1,4,5-trisfosfato C M Proteina quinasa C Activa C M Ca 2+ Glcgn Fosforilasa Activa P Ca 2+ cit Proteína quinasa C inactiva Retículo endoplásmico Ca 2+ re Ca 2+ re Ca 2+ re

23 Las defosforilaciones son inhibidas por la misma señal que causa fosforilaciones

24 Insulina PK estim. x Insulina P ADP Glcgn G M Pp1c Más activa Glcgn G M Pp1c Menos activa Adrenalina PKA P ADP Glcgn G M P Pp1c Inactiva

25 Control alostérico directo AMP AMP FK ADP P Glc P AMP o G6P fosfatasa Forma R Forma T Forma T (activa) (-activa) (activa) fosforilasa b fosforilasa b fosforilasa a P P Forma R (activa) fosforilasa a FK ADP P Glc6P P fosfatasa P Glc P Glucógeno sintasa a (activa) Glucógeno sintasa b (Inactiva) Glucógeno sintasa b (- activa)

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29 defosforila y activa Glucógeno Sintasa defosforila e inactiva Glucógeno Fosforilasa

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33 La insulina promueve la localización del GLUT 4 en la membrana plasmática

34 Calmodulina

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37 Ciclo de sustrato Flujo neto hacia B = 10 Flujo neto hacia B = 48

38 Glucógeno sintasa Actividad Fosforilasa a tiempo (min)

39 Glucosa NAD+ NADH Lac + NAD+ Pir + NADH + H+ EtOH + NAD+ AcOH + NADH + H+ AcCoA

40 CHLOROPLAST CYTOSOL Glucans Star ch NST Sucr ose Transport Glucose Maltose Sucrose-P 1 Glc6P Glc1P ADPGlc 4 P HexoseP CO2 3PGA Pi TPT Pi 3 2 Fru16P2 Fru26P 2 PPRC Fru6P Triose-P PEP Pi PPT Pi Triose-P PEP Respiration

41 100 Hexoquinasa Velocidad relativa Δv = 25 (50%) Glicemia normal v=50 Glicemia aumentada por ingesta de H de C v=75 Glucoquinasa [Glc] (mm)

42 Vacuole 20 PPi H+ ADP + Pi H + H + H + P i 2 Pi Mitochondrion TCA cycle CO 2 Cytosol 19 H 2 O Acetyl-CoA 2 e - Biosynthetic precursors NADP + NADPH CO 2 Rotenone Insensitive NADH dehydrogenase Complex I ADP + Pi ADP PDC Glc ADP NAD + + P i NADH 5 Glc-6-P - 17 HCO 3 P i PEP OAA ADP PEPC 21 PK c Pyr Mal Pyr UQ CO 2 Complex III ADP + Pi Sucrose Ga3P DHAP 1,3-DPGA ADP 15 Fru 3-PGA OAA NADH NAD + Alternative oxidase ADP Fru-6-P 1 Fru-1,6-P 2 UDP Cytochrome oxidase ADP + Pi UDP-Glc PPi UTP Glc-1-P PPi Pi NADH NAD + Excretion to the environment 2 H + + ½ O 2 H 2 O Glc-6-P 6 7

43 UDP Sucrose Cytosol Plastid UDP Fru Fru6P UDPGlc PPi UTP Glc1P Glc6P P i GPT P i Glc6P Starch ADP UTP Fru6P PPi Glc1P ADPGlc UDP Fru16P 2 Pi Glc6P PPi Fru6P Triose-P P i? P i Triose-P X Fru16P 2 Respiration TPT

44 Sucrose Fru UDP PPi UTP ADP UDP-Glc Glc-1-P Glc-6-P Fru-6-P PPi ADP Fru-1,6-P 2 Pi NADP + NADPH Ga3P 3PGA DHAP NAD + + Pi NADH 1,3-bisPGA ADP ADP PEP HCO 3 - Pyr Respiration Pi OAA Mal NADH NAD +

45 Sucrose PFK ADP Glc-6-P Fru-6-P Fru-1,6-P 2 Cytosol PPi PFP Pi + Fru-2,6-P 2 _ Asp Glu + _ CO 2 PK c Pyr Pyr PDC Acetyl-CoA Cit IC PEP ADP HCO 3 - Mal TCA cycle Mitochondrion 2 OG P i + NH 4 PDC kinase Pyr _ NADH ADP Acetyl-CoA _ + PEPC OAA ADP + Pi Mal + 2 e H + + ½ O 2 H 2 O _ NADH mietc _ Glc-6-P Mal Glu Asp _