Metabolismo del glucógeno

Definitions & Key takeaways

Glucagon is a hormone that helps your body to break down glycogen (a type of sugar) in the liver to release glucose into the bloodstream. This can help to raise blood sugar levels when they are too low, like during fasting. Glucagon is produced by alpha cells of the islets of Langerhans in the pancreas.

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La glucosa es una molécula de 6 carbonos que se utiliza para producir energía, en forma de trifosfato de adenosina, o ATP.
La glucosa es una fuente de energía tan importante que nuestro cuerpo almacena el exceso de glucosa en las células del músculo esquelético y del hígado en forma de glucógeno.
El glucógeno es básicamente una molécula enorme, o polímero, que está formado por moléculas de glucosa unidas entre sí por enlaces glucosídico Se puede pensar que el glucógeno tiene una cadena principal y que de ella se desprenden múltiples ramas.
Estas ramificaciones permiten que el glucógeno sea compacto y capaz de añadir y eliminar rápidamente la glucosa. Es un poco como cultivar un ciruelo en una casa pequeña con un techo bajo.
El techo bajo limita el crecimiento vertical del árbol, pero este es capaz de ramificarse, por lo que aún puede crecer y producir muchas ciruelas en un espacio reducido.
Acabamos de terminar un delicioso almuerzo: ¡tacos! La glucosa se absorbe en el intestino y el azúcar en la sangre aumenta.
El páncreas responde a los niveles elevados de azúcar en sangre segregando insulina. La insulina actúa sobre los transportadores de glucosa de la membrana celular, llamados GLUT, y hace que lleven más glucosa a todas las células de nuestro cuerpo En el interior de la célula, una enzima llamada hexocinasa añade un grupo fosfato a su sexto carbono, creando glucosa 6 fosfato.
A continuación, la glucosa-6-fosfato se descompone durante la glucólisis, obteniendo ATP como subproducto. Con el tiempo, los niveles de ATP comienzan a aumentar y eso inhibe ciertas enzimas de la glucólisis.
Cuando esto ocurre, la glucosa-6 fosfato extra puede utilizarse para fabricar glucógeno. Este proceso tiene lugar en el hígado y en las células musculares.
Hay cuatro pasos principales en la síntesis del glucógeno. El primero es unir una molécula de uridina difosfato, o UDP, a la glucosa.
En segundo lugar, se une la parte de glucosa de la molécula de UDP-glucosa a un cebador de glucógeno llamado glucogenina, formando una cadena lineal corta de glucógeno, que sirve de cebador.
En tercer lugar, se añaden más moléculas de glucosa a ese cebador, un poco como si se formara una línea de conga. Y en cuarto lugar, se añaden ramas a la molécula de glucógeno.
Empezando por el primer paso, para hacer UDP-glucosa, una enzima llamada fosfoglucomutasa mueve el fosfato del sexto carbono de la glucosa-6-fosfato al primer carbono, creando glucosa-1-fosfato A continuación, necesitaremos energía, que, excepcionalmente, viene en forma de trifosfato de uridina, o UTP.
En presencia de glucosa-1-fosfato y UTP, una enzima llamada UDP-glucosa pirofosforilasa corta dos moléculas de fosfato del UTP, que dan la energía necesaria para completar esta r eacción.
Solo queda un fosfato unido a la uridina, y entonces se le añade glucosa-1-fosfato. Eso hace dos fosfatos.
La molécula resultante se llama UDP-glucosa. Una vez que muchas moléculas de glucosa se convierten en moléculas de UDP-glucosa, estamos listos para crear glucógeno.
Una enzima llamada glucógeno sintasa cataliza la unión de la parte de glucosa del UDP-glucosa a otro residuo de glucosa al final de la rama de glucógeno, formando un enlace alfa 1,4 glucosídico.
Es casi como si las moléculas de glucosa se dieran la mano. Y además de prolongar la cadena de glucógeno, hay otro subproducto de esta reacción, el UDP Pero la glucógeno sintasa solo puede alargar una cadena de glucógeno ya existente que tenga al menos 4 moléculas de glucosa.
Por lo tanto, si no hay ya al menos cuatro moléculas de glucosa unidas, la síntesis de glucógeno requiere una proteína llamada glucogenina La glucogenina desempeña el papel de engañar a la glucógeno sintasa catalizando la unión de 4 glucosas a sí misma, creando una cadena corta conectada con enlaces alfa 1,4 glucosídico Al hacer eso, es capaz de decirle a la glucógeno sintasa "Tenemos una cadena aquí que se parece a una vieja molécula de glucógeno".
La glucógeno sintasa cae en la trampa y alarga esta cadena corta en la glucogenina uniendo muchas moléculas de glucosa a ella a través de enlaces alfa 1,4 glucosídicos.
Esto alarga la cadena y crea una nueva molécula de glucógeno lineal. A continuación, hay una enzima llamada enzima de ramificación, va a los extremos de la cadena y corta una cadena de unos 6 a 8 residuos de glucosa de longitud.
La enzima ramificadora une entonces esa cadena al lado de la cadena lineal de glucógeno creando un enlace alfa 1,6 glucosídico, de modo que ahora hay un enlace entre el primer carbono de la glucosa del pequeño segmento escindido y el sexto carbono de una glucosa que forma parte de la cadena lineal.
Y tan pronto como haya acortado la cadena lineal, la glucógeno sintasa la alargará de nuevo. Esto ocurre una y otra vez, dando lugar a un árbol de glucógeno ramificado que sirve como energía al macenad Ya han pasado un par de horas desde que comimos esos tacos y salimos a correr.
Al estar en ayunas, los niveles de glucosa en sangre se reducen. En respuesta, el páncreas segrega la hormona glucagón y las glándulas suprarrenales segregan epinefrina para aumentar la frecuencia cardíac El glucagón indica a las células del hígado que descompongan el glucógeno en moléculas individuales de glucosa, y la epinefrina indica a las células del músculo esquelético que hagan lo mismo.
Tanto en el hígado como en las células del músculo esquelético, la descomposición del glucógeno comienza con las ramas. En primer lugar, una enzima llamada fosforilasa del glucógeno rompe los enlaces alfa 1,4 entre los residuos individuales de glucosa y cataliza la transferencia de un grupo fosfato a la glucosa liberada.
El resultado es que la enzima libera una molécula de glucosa-1-fosfato cada vez. Sigue haciéndolo hasta que quedan exactamente 4 moléculas de glucosa en la rama.
A continuación, una enzima desramificadora corta literalmente las ramas de glucógeno. Tiene un componente llamado 4-alfa-glucanotransferasa, que transfiere 3 de las 4 moléculas de glucosa fuera de la rama y las vuelve a unir a la cadena lineal de glucógeno en su lugar, extendiéndola como resultado.
La misma enzima desramificadora tiene otro componente conocido como alfa 1,6 glucosidasa, que escinde el enlace alfa 1,6 glucosídico y libera una glucosa libre.
Por cada glucosa que se elimina mediante la fosforólisis, se libera un glucosa-1-fosfato que se convierte en glucosa-6-fosfato por la fosfoglucomutasa.
La diferencia entre la degradación del glucógeno en el hígado y la que se produce en los músculos se debe a que las enzimas de estos dos tejidos son diferentes En las células del hígado, la glucosa-6-fosfatasa elimina el fosfato del 6º carbono, liberando glucosa libre en el torrente sanguíneo, para que la utilicen otros órganos y tejidos Los músculos esqueléticos no tienen esta enzima, por lo que simplemente utilizan la glucosa-6-fosfato enviándola a la vía de la glucólisis para fabricar la energía que nos ayuda a correr.
El metabolismo del glucógeno está regulado principalmente por dos hormonas pancreáticas: la insulina y el glucagó Una regla general es que la glucógeno sintasa está activa cuando no tiene un fosfato, mientras que la glucógeno fosforilasa está activa cuando tiene un fosfato unido a ella.
La insulina se une a un receptor de tirosina cinasa en la superficie celular de las células del hígado y del músculo esquelético y, en última instancia, activa una proteína fosfatasa que va eliminando fosfatos de la glucógeno sintasa, haciéndola activa, y de la glucógeno fosforilasa, haciéndola inactiva.
Esto favorece la síntesis de glucógeno y disminuye su descomposición. Por otra parte, el glucagón en las células del hígado se une a un receptor acoplado a la proteína G en la superficie de la célula, que activa la adenilil ciclasa, que convierte el ATP en AMP cíclico, o AMPc.
El AMPc activa entonces la proteína cinasa A, que añade un fosfato a la glucógeno fosforilasa cinasa, activándola. La glucógeno fosforilasa cinasa añade un fosfato a la glucógeno fosforilasa aumentando su actividad y promoviendo la descomposición del glucógeno También añade un fosfato a la glucógeno sintasa, disminuyendo su actividad y, por tanto, la síntesis de glucógeno.
##Resumen Como breve resumen... El glucógeno es una estructura compacta y multirramificada que está formada por enlaces alfa 1,4 glucosídicos entre las moléculas de glucosa y enlaces alfa 1,6 en los puntos de ramificación.
El glucógeno se considera la principal forma de almacenamiento de glucosa en el organismo. Se almacena principalmente en las células del hígado y del músculo esquelético.
Después de una comida, los niveles elevados de insulina promueven la síntesis de glucógeno, mientras que durante el ayuno, los niveles elevados de glucagón y epinefrina promueven la descomposición del glucógeno.