GLUCOGENESIS

GLUCOGENESIS

La glucogénesis, o también conocida por glucogenogenesis es la ruta anabólica por la que
tiene lugar la síntesis La síntesis se refiere a la "composición de un cuerpo o de un conjunto
a partir de sus elementos separados en un previo proceso de análisis". De glucógeno El
glucógeno es un polisacárido Los polisacáridos son biomoléculas formadas por la unión de
una gran cantidad de monosacáridos. Se encuadran entre los glúcidos, y cumplen funciones
diversas, sobre todo de reservas energéticas y estructurales.de reserva energética de los
animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua, en la que forma
dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en los músculos. (También llamado glicógeno)
a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente
en el hígado, y en menor medida en el músculo, es activado por insulina La insulina (del
latín insula, "isla") es una hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos,[1] producida
y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas, en forma de
precursor inactivo llamado proinsulina. Esta pasa al aparato de Golgi, donde se modifica,
eliminando una parte y uniendo los dos fragmentos restantes mediante puentes disulfuro.
La insulina interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo con el
anabolismo de los carbohidratos. Su déficit provoca la diabetes mellitus y su exceso provoca
hiperinsulinismo con hipoglucemia.
Gran número de estudios demuestran que la insulina es una alternativa segura, efectiva, bien
tolerada y aceptada para el tratamiento a largo plazo de la diabetes tipo 1 y la diabetes tipo 2,
incluso desde el primer día del diagnóstico.[2]
Frederick Grant Banting, Charles Best, James Collip, y J.J.R. Macleod de la Universidad de
Toronto, Canadá, descubrieron la insulina en 1922. El Doctor Banting recibió el Premio Nobel
de Fisiología o Medicina por descubrir esta hormona.
En respuesta a los altos niveles de glucosa, que pueden ser (por ejemplo) posteriores a la
ingesta de alimentos con carbohidratos.

Se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa, la que llega en forma de UDP-
Glucosa a un partidor de glucógeno preexistente que consiste en la proteína glucogenina,
formada por 2 cadenas, que al autoglicosilarse puede unir cada una de sus cadenas a un
octámero de glucosas. Para que la glucosa-6-fosfato pueda unirse a la UDP requiere de la
participación de dos enzimas, la primera, fosfoglucomutasa, modifica la posición del fosfato a
glucosa-1-fosfat

Se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa, la que llega en forma de UDP-
Glucosa a un partidor de glucógeno preexistente que consiste en la proteína glucogenina,
formada por 2 cadenas, que al autoglicosilarse puede unir cada una de sus cadenas a un
octámero de glucosas. Para que la glucosa-6-fosfato pueda unirse a la UDP requiere de
la participación de dos enzimas, la primera consiste en una glaucomatosa que modifica la
posición del fosfato a glucosa-1-fosfato, con la cual interactúa la UDP fosforilaza la que cataliza
la reacción entre UDP y el anterior sustrato.
Su estructura puede parecerse a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más
ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades
de α-glucosas formadas por enlaces glucosídicos 1,4; uno de los extremos de esta cadena
se une a la siguiente cadena mediante un enlace α-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la
amilopectina.
Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
1. La ramificación aumenta su solubilidad.
2. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a
ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es
decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación
del glucógeno.
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en
el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los
vertebrados. Además, pueden encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas
células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios
de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como
en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en
los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda
disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre
en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la
principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en
los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan
para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de
glucógeno a glucosa.
Metabolismo del glucógeno
La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se produce gracias al
enzima glucógeno sintetasa. La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos
enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede del UTP.
La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos:
En primer lugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato, gastando una
molécula de ATP.
Glucosa + ATP → glucosa-6-P + ADP
A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato
Glucosa-6-P ←→ glucosa-1-P
Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de un UTP.
Glucosa-1-P + UTP → UDP-glucosa + PPi
La glucógeno sintetasa va uniendo UDP-glucosa para formar el glucógeno.
(Glucosa)n + UDP-glucosa → (glucosa)n+1 + UDP
Por una reacción de ruptura de las triosas pasa fructosa 1-6 di-fosfato a fosfato de
hidroxicetona (o a gliceraldehído-3 fosfato).
Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de moléculas
de glucosa en el momento que se necesita. La enzima glucógeno fosforilasa va quitando
glucosas de una rama del glucógeno hasta dejar 4 moléculas de glucosa en la rama, la
glucantransferasa toma tres de estas glucosas y las transfiere a la rama principal y por último,
la enzima desramificante quita la molécula de glucosa sobrante en la reacción.
Enzimas de la glucogenolisis
En la glucogenolisis participan dos enzimas:
La glucógeno fosforilasa, que cataliza la fósforolisis o escisión fosforolítica de los
enlaces alfa 1-4 glicosídicos, que consiste en la separación secuencial de restos de
glucosa desde el extremo no reductor, según la reacción:
Esta reacción es muy ventajosa para la célula, en comparación con una de hidrólisis.
Enzima desramificante del glucógeno. La glucógeno fosforilasa no puede escindir
los enlaces O-glicosídicos en alfa (1-6). La enzima desramificante del glucógeno
posee dos actividades: alfa(1-4) glucosil transferásica que transfiere cada unidad de
trisacárido al extremo no reductor, y elimina las ramificaciones por los enlaces alfa 1-6
glicosídicos:
Regulación de la glucogénesis y la glucogenolisis
La regulación del metabolismo del glucógeno se ejecuta a través de las dos enzimas; la
glucógeno sintetasa que participa en su síntesis, y la glucógeno fosforilasa en la degradación.
La glucógeno sintetasa tiene dos formas: glucógeno sintetasa I (independiente de la
presencia de glucosa 6 fosfato para su acción), que no está fosforilada y es activa, y
la glucógeno sintetasa D (dependiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su
acción), que está fosforilada y es menos activa.
La otra enzima, la glucógeno fosforilasa, también tiene dos formas: glucógeno
fosforilasa b, menos activa, que no está fosforilada y la glucógeno fosforilasa a, activa,
que está fosforilada.
Tanto la glucógeno sintetasa como la glucógeno fosforilasa se regulan por un mecanismo de
modificación covalente.
Las hormonas adrenalina y glucagón activan las proteínas quinasas que fosforilan ambas
enzimas, provocando activación de la glucógeno fosforilasa, estimulando la degradación del
glucógeno; mientras que la glucógeno sintetasa disminuye su actividad, lo que inhibe la síntesis
de glucógeno.
La hormona insulina provoca la desfosforilación de las enzimas, en consecuencia la glucógeno
fosforilasa se hace menos activa, y la glucógeno sintetasa se activa, lo que favorece la síntesis
de glucógeno.
Es decir, que hormonas como la adrenalina y el glucagón favorecen la degradación del
glucógeno, mientras que la insulina estimula su síntesis.
Las glucogenosis o trastornos del metabolismo del glucógeno son un conjunto de nueve
enfermedades genéticas, la mayoría hereditarias, que afectan la vía de formación del
glucógeno y las de su utilización.
Las glucogenosis son un conjunto de enfermedades metabólicas caracterizadas por un
(Glucosa) n + Pi3 ←→ (glucosa) n-1 + glucosa-1-P
Glucosa-6-P + H2O2 → glucosa + Pi
trastorno del metabolismo del glucógeno. Las glucogenosis pueden clasificarse en diferentes
categorías, en función de su mecanismo fisiopatológico o de producción según los defectos
enzimáticos identificados y a veces, en función de características clínicas diferenciadas:
De fisiopatología hepática hipoglIcemia: incluye las glucogenosis tipos Ia, Ib, III, VI;
De fisiopatología muscular: incluye las glucogenosis tipos V, VII y los defectos de la
glucólisis que no causan acumulación de glucógeno;
De fisiopatología peculiar, como las glucogenosis tipos II y IV.
Algunas glucogenosis
Glucogenosis tipo II o Enfermedad de Pompe. Defecto de la α (1-4) glucosidasa ácida
lisosómica, también denominada maltasa ácida. El glucógeno aparece almacenado en
lisosomas. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el
músculo cardíaco causando cardiomegalia. En adultos el acúmulo es más acusado en
músculo esquelético.
Glucogenosis tipo V o Enfermedad de McArdle. Es una enfermedad metabólica rara,
causada por un déficit congénito de la enzima fosforilasa del músculo esquelético,
siendo normal la actividad de dicha enzima en hígado y músculo liso. Existe un
aumento de glucógeno leve en músculo. Suele comenzar en la juventud, a partir de
los 20 años, aunque algunos pacientes refieren mala tolerancia al ejercicio desde la
infancia. Se han descrito 4 formas clínicas en función del grado de afectación:

Tipo 1: fatiga muscular o debilidad muy leves que a veces se etiqueta de psicogénica.
Tipo 2: fatiga muscular, debilidad progresiva de inicio muy tardío, pasados los 50 años.
Tipo 3: debilidad moderada congénita
Tipo 4: miopatía infantil fatal en los primeros meses por problemas respiratorios.
Puede ser muy similar a la glucogenosis tipo VII y al igual que este tipo de glucogenosis se
caracteriza por debilidad y calambres temporales del músculo esquelético durante el ejercicio.
El desarrollo mental es normal.
Glucogenosis tipo VII o Enfermedad de Tarui. Déficit de fosfofructoquinasa.

Hay varias enfermedades del glucógeno que resultan de defectos genéticos que afectan
enzimas que están implicadas en la síntesis o catabolismo del glucógeno entre los músculos,
hígado u otros clases de célula.

Otras enfermedades del glucógeno
Enfermedad de Von Gierke: deficiencia de glucosa 6 fosfatasa.
Enfermedad de Cori: deficiencia de enzima desramificante (amilo-1,6-glucosidasa).
Enfermedad de Andersen deficiencia de enzima ramificante.
Enfermedad de Hers deficiencia de fosforilasa hepática.
Deficiencia de fosforilasa quinasa
Enfermedad de Fanconi-Bickel
Enzima deficiente