QUIMICA BIOLOGICA
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QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.

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Presentation Transcript


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

QUIMICA BIOLOGICALic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.

  • BOLILLA 5 (Lic. en Biol. Molec.):METABOLISMO DEL GLUCOGENO. Glucogenólisis. Enzimas. Regulación. Glucogeno-génesis. Enzimas. Glucogenina. Control hormonal.BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA: Gluconeogénesis. Compartimentalización. Reacciones. Costo energético.

  • BOLILLA 6 (Ing. en Alim.): Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis: Ubicación celular, reacciones irreversibles, su regulación. Importancia metabólica. Regulación recíproca de glucólisis y gluconeogénesis. Metabolismo del glucógeno: Síntesis y degradación. Regulación enzimática. Metabolismo del almidón. Síntesis y degradación.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Unión α-1,6

Extremos

no reductores

Unión α-1,4

Estructura del Glucógeno


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

El Glucógeno

  • abunda en el hígado (10% peso) y en músculo esquelético (3% peso),

  • es un polímero de la glucosa y, por tanto, una forma de almacenamiento de glucosa dentro de la célula que le sirve de reservorio energético,

  • es de elevado peso molecular, y sin embargo es soluble en agua,

  • una función similar la desempeña el almidón en el mundo vegetal.

El hepatocito muestra abundantes

gránulos de glucógeno

Tinción de PAS


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucógeno fosforilasa

(dímero)


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

DEGRADACION

BIOSINTESIS

GLUCOGENOLISIS

GLUCOGENOGENESIS

METABOLISMO DEL GLUCOGENO

La síntesis y degradación de glucógeno está cuidadosamente regulada entre sí para cumplir con las necesidades energéticas de la célula.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

NECESIDAD DE GLUCOSA:

- ENTRE COMIDAS

- ACTIVIDAD MUSCULAR

INTENSA

HIGADO Y MÚSCULO:

DEPOSITOS O RESERVA DE GLUCÓGENO

GLUCOGENOLISIS


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOLISIS

  • La degradación de glucógeno a glucosa disponible metabólicamente (Glu-6-P) tiene lugar en el citosol y precisa de la acción combinada de tres enzimas diferentes:

  • Glucógeno fosforilasa

  • 2) Enzima desramificante o Amilo-α (1,6)-glucosidasa

  • 3) Fosfoglucomutasa


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucógeno fosforilasa

DEGRADACION DE GLUCOGENO DE RESERVA (Músculo esquelético e hígado)

E.C 2.4.1.1


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

  • Fosforilasa “degradación limitada”: 5 residuos de una rama y 3 de la otra, antes del punto de ramificación.

  • Enlaces a(1,6) no susceptibles a fosforilasa

(1,6)


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Enzima desramificante:

Actividad transferasa: traslada un bloque de 3 residuos desde una rama a la otra

Actividad glucosidasa: enlaces a(1,6).


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucógeno fosforilasa

(1,41,4) glucantransfersa

Transferencia:

Enzima desramificante

(16) glucosidasa

Enzima desramificante


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

  • REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISIS

  • REGULACION ALOSTERICA: AMP (+), ATP(-), Glu-6-P (-) la Glucógeno fosforilasa.

  • REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE: FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de la Glucógeno fosforilasa.

  • REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON (Hepatocitos), ADRENALINA (Cels. Musculares).


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucagón

(higado)

(+)

Fosforilasa

fosfatasa

(PPT)

Insulina

Fosforilasa quinasa

Adrenalina

Ca2+, AMP

(músculo)

REGULACIÓN POR MODIFICACIÓN COVALENTE

Consiste en modificar la actividad de la glucógeno fosforilasa mediante fosforilación: la fosforilasa B (poco activa) no está fosforilada, mientras que la fosforilasa A (muy activa) se encuentra FOSFORILADA. Esta regulación está sometida a control hormonal.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISISMUSCULAR

El glucógeno del músculo esquelético tiene como finalidad suministrar glucosa para que sea degradada oxidativamente y se pueda obtener ATP para la actividad muscular.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOLISISHEPÁTICA

El glucógeno hepático sirve como fuente de glucosa para los tejidos extrahepáticos, incluido el músculo esquelético, ante un descenso de la glucemia.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Debido al diferente papel del glucógeno muscular y el hepático, la regulación hormonal es diferente en estos órganos.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Hormona

(primer

mensajero)

Regulación hormonal

Espacio extracelular

Efector

(Adenilato

ciclasa)

Transductor

(Proteína G)

AMPc

(segundo

mensajero)

Fosfodiesterasa

Teofilina

Cafeina

Proteína quinasa A

(inactiva)

Proteína quinasa A

(activa)

Efecto activador

Fosforilación de la proteína blanco

Respuesta Metabólica

Efecto inhibidor


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

REGULACIÓN HORMONAL:

El segundo mensajero (celular) de la acción hormonal es el AMP cíclico (AMPc), que es sintetizado por la adenilato ciclasa.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Adrenalina (músculo)

Glucagón (hígado)


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Músculo

Hígado


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucemia

PANCREAS

Insulina

Fosforilasa

fosfatasa

Regulación por Insulina

Luego de una comida


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucógeno

Glucogenogénesis

Glucosa-6-fosfatasa

(solo en hígado)

Via de las Pentosas

Glucosa

Ribosa-5-P

Via Glicolitica

Piruvato

Destinos metabólicos de la glucosa

GLUCOSA-6-P


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOGÉNESIS

(Síntesis de glucógeno)

El exceso de glucosa es convertido en formas poliméricas (reserva)


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOGÉNESIS

La biosíntesis del glucógeno consiste en la adición sucesiva de restos de glucosa, utilizando una molécula donadora de restos de glucosa: la UDP-glucosa.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOGÉNESIS

  • Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno:

  • UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa)

  • Glucógeno sintasa

  • Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Activación de las unidades de glucosa a UDP-Glucosa

Fosfoglucomutasa

Glu-6-P

UDP-glucosa pirofosforilasa


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOGÉNESIS

  • Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno:

  • UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa)

  • Glucógeno sintasa

  • Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Glucógeno sintasa

Polimerización: adición de las unidades de glucosa


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Tyr194

El cebador de la glucógeno sintasa es una cadena corta de residuos de glucosa ensamblados por una proteína denominada glucogenina:

GLUCOGENINA

+

Protein-Tyr glucosil transferasa

GLU-Glucogenina

UDP


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENINA

Tyr194

O

UDP

UDP

UDP


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

GLUCOGENOGÉNESIS

  • Se necesitan tres enzimas diferentes para sintetizar glucógeno:

  • UDP-glucosa pirofosforilasa (glucosa-1-P uridil transferasa)

  • Glucógeno sintasa

  • Amilo α(1,4→1,6) glucosil transferasa o Enzima ramificante del glucógeno


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Amilo α(1,4 →1,6)-glucosil

transferasasa

Punto de

ramificación

(α-1,6)

Extremos

no reductores

Ramificación: una enzima ramificante [amilo (1,4 →1,6)-transglucosidasa] traslada una cadena terminal de unos seis o siete residuos de glucosa, a un grupo hidroxilo situado en la posición 6 de un residuo de glucosa en el interior del polímero. Se forman enlaces (1->6) en los puntos de ramificación.


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

  • REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOGENESIS

  • REGULACION ALOSTERICA: Glu-6-P (+), Ca++ (-), Glucogeno (-) la Glucógeno sintasa.

  • REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE: FOSFORILACION/DESFOSFORILACION de la Glucógeno sintasa.

  • REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON (Hepatocitos), ADRENALINA (Cels. Musculares).


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

P

(+)

Sintasa B

(poco

activa)

P

(+)

ATP

ADP

REGULACIÓN HORMONAL Y POR MODIFICACIÓN COVALENTE

Cuando la Glucógeno sintasa (GS) está fosforilada es poco activa (GSb), mientras que cuando se encuentra desfosforilada es muy activa (GSa). Esta regulación está sometida a control hormonal.

Fosfatasa

INSULINA

Sintasa A

(muy activa)

Quinasa

ADRENALINA

GLUCAGÓN


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Hígado y

Músculo

Glu-6-P (+)

Glu-6-P (-)

ATP (-)

Ca++ (+)

AMP (+)

Hígado y

Músculo

Músculo


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

SNC

MEDULA ADRENAL

PANCREAS

Glucemia

Entre comidas

Dieta libre de

carbohidratos

Músculo

Hígado

Carrera

Estrés emocional

Agresión física

Activación de la

Glucogenolisis

Inhibición de la

Glucogenogénesis


Quimica biologica lic en biol molec e ing en alim

Bibliografia

1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).

2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).

3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.

4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed. (1997).

Bibliografía Complementaria

1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).

2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).


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