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METABOLISMO-NUTRICIÓN
SEGUNDO SEMESTRE
PRIMER AÑO
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TEMA 3: METABOLISMO DE LOS
GLÚCIDOS
CONFERENCIA 4.
TÍTULO: Metabolismo del Glucógeno
MSc. Ileana Rodríguez
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SUMARIO:
1. Digestión de los glúcidos. Transporte de los
monosacáridos.
2. Fosforilación inicial de las hexosas.
3. Glucogénesis y Glucogenolisis. Características.
Regulación.
“EL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO”.
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OBJETIVOS
1. Citar los principales glúcidos de la dieta
2. Expresar la importancia de la fosforilación
inicial de la glucosa
3. Mencionar las principales enzimas reguladoras
de la glucogénesis y la glucógenolisis
4. Expresar el significado biológico del glucógeno
hepático y muscular
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MOTIVACIÓN
¿POR QUÉ ES POSIBLE QUE EL
ORGANISMO MANTENGA LOS
NIVELES DE GLUCEMIA DENTRO
DEL RANGO NORMAL AÚN CUANDO
ESTAMOS SIN COMER DURANTE
VARIAS HORAS?
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PAPEL DEL METABOLISMO DE LOS GLUCIDOS
EN LA REGULACIÓN DE LA GLUCEMIA.
SANGRE
DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN GLUCOGENOLISIS GLUCONEOGENESIS
GLUCOGENESIS GLUCOLISIS CICLO DE LAS PENTOSAS
PROCESOS QUE APORTAN GLUCOSA A LA SANGRE
PROCESOS QUE SUSTRAEN GLUCOSA DE LA SANGRE
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INVARIANTES PARA EL ESTUDIO DE LA DIGESTIÓN
• NOMBRE DEL SUSTRATO: Macromolécula a degradar.
• LOCALIZACIÓN: lugares donde ocurre el proceso degradativo.
• ENZIMAS DIGESTIVAS.
• PRODUCTOS FINALES.
• ABSORCIÓN
Prof. Ileana Rodríguez
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Principales glúcidos de la dieta
Polisacárido Glúcido complejo
Disacáridos Azúcares simples
Almidón Lactosa
Sacarosa
Celulosa- Glúcidos no digeribles
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Almidón Disacáridos
Glucosa y Otros Monosacáridos
Tejidos
GLUT GLUT 1 y 3 Cerebro
GLUT 2 Hígado, Intestino
GLUT 4 Músculo y Tej. adiposo
Proceso digestivo
Principales glúcidos
de la dieta
Digestión y entrada de glucosa a los tejidos
Dra. Lidia Cardellá Rosales
E.I.
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Fosforilación inicial
Comparar hexoquinasa 1 cerebral con la IV (glucoquinasa)
hepática en cuanto a localización tisular, Km para la
glucosa, regulación. Pag. 715-716 Tomo III y Pág. 137 de
Bioquímica Humana.
Hexoquinasa
ADP ATP CH2OH
OH OH OH
OH
O
CH2-O-(P)
OH OH OH
OH
O
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Desfosforilación
Fosfatasa H2O Pi
CH2OH
OH OH OH
OH
O
CH2-O-(P)
OH OH OH
OH
O
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La glucosa-6-fosfato y otros derivados
fosforilados
• Más activos metabólicamente
• Sustratos de las enzimas
• Mayor potencial energético
• No pueden salir de la célula
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Destinos metabólicos de la
Glucosa-6-fosfato
Glucosa-6-fosfato
Glucógeno
Glucosa Ciclo de las pentosas
y otras vías sintéticas
Ác. Pirúvico
CO2 + H2O Dra. Lidia Cardellá Rosales
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INVARIANTES O ALGORITMOS PARA EL
ESTUIDO DE LOS PROCESOS
METABÓLICOS
1. NOMBRE DEL PROCESO
2. DEFINICIÓN DEL PROCESO. IMPORTANCIA BIOLÓGICA
4. SUSTRATO O PRECURSOR
5. PRODUCTOS FINALES
3. LOCALIZACIÓN DEL PROCESO: Tisular y celular
7. TIPÒ DE SECUENCIA: Ciclo o vía (Abierta o cerrada)
6. ETAPAS O PROCESOS
Prof. Ileana Rodríguez
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INVARIANTES (CONTINUACIÓN)
7. TIPO DE PROCESO: Anabólico o Catabólico
8. ESTADO ENERGÉTICO: Exergónico y endergónico
9. REVERSIBILIDAD
10. REGULACIÓN:
12. CONDICIONES METABOLICAS QUE LO FAVORECEN
14. OTRAS CARACTERÍSTICAS
13. INTERRELACIONES
Principal enzima reguladora.
Mecanismos de regulación.
Condiciones.
11. CONTROl HORMONAL ( GLUCAGON, INSULINA)
Prof. Ileana Rodríguez
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Indague por las ventajas del almacenamiento de energía en
forma de glucógeno
Metabolismo del glucógeno
Síntesis. Glucogénesis
Degradación: Glucogenólisis
Bioquímica Médica Tomo III,
páginas 721-722 Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Prof. Ileana Rodríguez
CARACTERÍSTICAS GENERALES
DEFINICIÓN: SÍNTESIS DE GLUCÓGENO
NOMBRE DEL PROCESO: GLUCOGÉNESIS
PRECURSOR ACTIVO: UDP-GLUCOSA
PRODUCTO FINAL: GLUCÓGENO
LOCALIZACIÓN: CITOPLASMA. TEJ. HEPÁTICO Y MUSCULAR
TIPO DE PROCESO: ANABÓLICO
ESTADO ENERGÉTICO: ENDERGÓNICO
REVERSIBILIDAD: No
TIPO DE SECUENCIA: ABIERTA
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Prof. Ileana Rodríguez
CONTINUACIÓN GLUCOGÉNESIS
REGULACIÓN: Enz. reguladora G. SINTETASA
Mecanismo: ALOSTÉRICO Y COVALENTE
Condiciones: HIPERGLICEMIA
OTRAS CARACTERÍSTICAS: PRIMER PROTEÍNA GLICOSILADA
(GLUCOGENINA), cambios graduales
ENZIMAS: GLUCÓGENO SINTETASA Y RAMIFICANTE
INTERRELACIONES: Con el Metabolismo Glucídico,
Lipídico y de Compuestos Nitrogenados.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA: Se sintetiza un compuesto que
es una reserva energética
CONTROL HORMONAL: INSULINA
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Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato
Formación del precursor activo
Dra. Lidia Cardellá Rosales
UTP
+
UDP-GLUCOSA
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Reacción de la fosfoglucomutasa
Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato
Formación del precursor activo
CH2-O-(P)
OH OH OH
OH
O
CH2-OH)
O- (P) OH OH
OH
O
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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UTP + glucosa-1-fosfato
Enzima UTP glucosa uridil transferasa
UDP-glucosa + (P)~(P)
UDP-glucosa
UDP- glucosa
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Interviene la proteína glucogenina, una proteína
dimérica. Cada subunidad añade 8 residuos de
glucosa a la tirosina 194 de la otra subunidad. La
acción catalítica es de glucosil transferasa.
La UDP-glucosa aporta la glucosa.
~ ~
Iniciación
La glucogenina con este oligosacárido
unido constituye el primer. A partir de esta cadena oligosacárica ya puede
actuar la glucógeno sintasa en la etapa de
elongación. Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Esquema síntesis de glucógeno
Glucógeno sintasa
Enzima ramificante
Dra. Lidia Cardellá Rosales
ELONGACIÓN
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GLUCOGÉNESIS
Prof. Ileana Rodríguez
ELONGACIÓN
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
NOMBRE DEL PROCESO: GLUCOGENOLISIS
DEFINICIÓN: DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO
SUSTRATO: GLUCÓGENO
PRODUCTOS FINALES: GLUCOSA-6-P GLUCOSA
LOCALIZACIÓN DEL PROCESO: CITOSOL. TEJ. HEPÁTICO
Y MUSCULAR
TIPÒ DE SECUENCIA: VÍA (ABIERTA)
TIPO DE PROCESO: CATABÓLICO
ESTADO ENERGÉTICO: EXERGÓNICO
REVERSIBILIDAD: NO Prof. Ileana Rodríguez
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CONTINUACIÓN GLUCOGENOLISIS
REGULACIÓN: Enz. reguladora G. FOSFORILASA
Mecanismo: ALOSTÉRICO Y COVALENTE
Condiciones: HIPOGLUCEMIA
OTRAS CARACTERÍSTICAS: CAMBIOS GRADUALES
ENZIMAS: GLUCÓGENO FOSFORILASA Y DESRAMIFICANTE
INTERRELACIONES: CON EL METABOLISMO GLUCÍDICO, LIPÍDICO Y
DE COMPUESTOS NITROGENADOS.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA: Se degrada un compuesto que
es una reserva energética, por tanto, es fuente de energía.
Prof. Ileana Rodríguez
CONTROL HORMONAL: GLUCAGÓN
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R
R
R +
Esquema de la degradación del glucógeno
Glucógeno fosforilasa
Enzima desramificante:
actividad glucosidasa
Enzima desramificante:
actividad transferasa
R
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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GLUCOGENOLISIS
Prof. Ileana Rodríguez
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En el Hígado puede formarse glucosa libre que pasa a la sangre y mantiene la glucemia
Fosfoglucomutasa
Glucosa.6.
fosfatasa Glucosa-1-fosfato
CH2-OH)
O- (P) OH OH
OH
O
CH2-O-(P)
OH OH OH
OH
O
CH2OH
OH OH OH
OH
O
Formación de glucosa en el hígado
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Significación biológica de la glucogenólisis
Aporta glucosa a la
sangre.
Mantenimiento de
la glucemia
Aporta energía
para contracción
muscular durante
el ejercicio físico
Hígado Músculo
Averigüe la causa molecular de esta diferencia
Dra
. Lid
ia C
ard
ellá
Rosale
s
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• CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES: NATURALEZA QUIMICA.
• CONDICIONES METABÓLICAS: ESTIMULO PARA SU SECRECIÓN.
• CELULA ESPECIALIZADA, TEJIDO U ÓRGANO QUE LA SINTETIZA.
• TRANSPORTE A TRAVES DE LA SANGRE.
• ORGANO DIANA O BLANCO.
• TIPO DE RECEPTOR.
• MECANISMO DE ACCIÓN.
• PROCESOS BIOQUIMICOS Ó FISIOLOGICOS QUE MODIFICA
• RESPUESTA BIOQUIMICA Ó FISIOLOGICA QUE SE PRODUCE
Invariantes para el estudio de las hormonas
Prof. Ileana Rodríguez
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ESTUDIO INDEPENDIENTE
ESTUDIAR DE LAS HORMONAS INSULINA Y
GLUCAGON
Tejido secretor, estímulo para su secreción, tejidos
diana y activación de la adenilato ciclasa con la
formación del AMPc y la activación de la proteína
quinasa A en el primer caso y de la proteína
fosfatasa y la fosfodiesterasa en el segundo caso.
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Glucosa
Glucagón
AMPc
Proteína Quinasa
Glucogénesis
Glucogenolisis
Glucosa
(Fosforila)
Prof. Ileana Rodríguez
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Glucosa
Insulina
Fosfatasas
Glucogénesis
Glucogenolisis
Glucosa
(Desfosforila)
Prof. Ileana Rodríguez
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Regulación de la glucogénesis/glucogenólisis
Glucógeno sintasa
desfosforilada
Glucógeno sintasa
fosforilada
inactiva
Glucógeno fosforilasa b
desfosforilada
inactiva
Glucógeno fosforilasa a
fosforilada
Insulina
Glucagón
activa
activa
Hiperglucemia
Hipoglucemia
Sustrae glucosa
de la sangre
Aporta glucosa a la sangre Dra. Lidia Cardellá Rosales
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REGULACION COORDINADA DEL METABOLISMO DEL GLUCOGENO
SINTETASA
(a)
SINTETASA
(b)
FOSFORILASA
(b)
FOSFORILASA
(a)
ATP
ADP
ATP
ADP
PROTEÍNA QUINASA A
PROTEÍNA QUINASA A
AMPC
H2O
PI
PI
H2O F
O
S
F
A
T
A
S
A
GLUCAGON
INSULINA
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Los glúcidos constituyen la principal fuente de
energía del ser humano.
La entrada de glucosa a los diferentes tejidos
está mediada por los GLUT que difieren en los
distintos tejidos.
La fosforilación inicial de la glucosa provoca su
permanencia dentro de las células y su
incorporación a diferentes vías del metabolismo
dependiendo del tejido y condiciones
fisiológicas.
Conclusiones
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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El almacenamiento de glucosa en forma de
glucógeno permite conservar energía que puede
ser utilizada cuando se requiera.
La importancia biológica del glucógeno hepático y
muscular difiere: mantenimiento de la glucemia o
aporte energético durante la contracción
muscular, respectivamente.
Conclusiones
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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• Estudie las diferencias de la entrada de glucosa en cerebro, hígado, tejido adiposo y músculo de acuerdo a los GLUT expresados en estos tejidos.
• Compare la fosforilación de la glucosa en cerebro e hígado debido a las hexoquinasas específicas de estos tejidos.
• Haga las invariantes para glucogénesis y glucogenólisis.
• Para la regulación deben seguirse los pasos en dependencia del mecanismo de regulación de las enzimas reguladoras.
Estudio Independiente
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Orientaciones del estudio independiente
• Debe revisar la causa molecular que explica la diferencia en la significación biológica de la glucogenólisis en hígado y músculo.
• Preparar la clase taller y el seminario de Metabolismo de Glúcidos según guía de estudiantes que aparece entre los materiales en soporte electrónico.
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Condición fisiológica del organismo
Hipoglucemia o hiperglucemia
• Hormona que se libera en esa condición
• Nombre correcto de la enzima reguladora
(con regulación covalente)
• Efecto de la hormona sobre la enzima
Determinar si se activa o inactiva esta enzima
• Inferir si se activa o deprime el proceso
Invariantes para regulación de procesos
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Condiciones celulares
Nombre de la enzima (con regulación alostérica)
Papel como efector positivo o negativo del ATP
o el ADP (u otro efector) sobre la enzima,
inferir si
se activa o inhibe la enzima y por tanto si el
proceso en cuestión se activa o se deprime.
Invariantes para regulación de procesos
ATP, nivel energético, ADP, disminución nivel energético
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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• Bioquímica Médica:
Capítulo 42, páginas 709-710 y 714-719
Capítulo 43, páginas 721-742
• Bioquímicas Humana:
Capítulo 8, páginas 133-143
• Guía Clase taller y Seminario:
Formato electrónico, sitio FTP
Bibliografía
Dra. Lidia Cardellá Rosales
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Próxima Conferencia
Metabolismo de la glucosa
Dra. Lidia Cardellá Rosales