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practica basica sobre glugenogenesis
E N D
UPAO-BIOQUIMICA MEDICA-2025-20 https://drive.google.com/drive/folders/1y8extbWGHg4-ToDob-W20Oxft84HDnwb?usp=sharing UNIDAD 03 METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS-NUTRICION APLICADA LABORATORIO N° 8-SEM 9 DEMOSTRACION EXPERIMENTAL DEL METABOLISMO DEL GLUCOGENO EN EL HIGADO Original del Dr.Simon Sierra (Cubano) – 1996Referido Dr. Pedro Lezama ( Peru)
PROTOCOLO PARA TUBO TIEMPO 0’ 1.- 3 mL S.K (LI) + 3 a 4 cortes de hígado /tubo/0 ªc + S.S.F 2.- Extraer de inmediato, + 5 ml ATC. /homogeneizar 2’/3500 Centrifugar 3500 rpm/5’ 3.- Sobrenadante pasarlo tubo marcado como SN-0.’ 4.- A los 30’ y 60’de incubación, repetir PROTOCOLO PARALELO AL TIEMPO 0´ 1 cm/0°C + SSF 5mL ATC 3 LI = Liqui. de Incubación SN = Sobrenadante LI-0’ LI-30’ LI-60’ SN-0’ SN-30’ SN-60’ Control Negativo S.K= Sol.de Krebs 3mL 3mL 3 mL 1 mL 1 mL 1mL A.T.C 5%= Ac. Tricloroacético R-CHO + 2Cu2+R-COOH + Cu2O Aldehido SO4Cu2Acido Ox. Cuproso Sistema II .- Para determinar el glucógeno Sistema I.- Para determinar la glucosa Opcionalmente determinar glucosa (Met. Enzimático) Agitar los tubos.Observar coloración y anotar turbidez como > presencia de glucogeno
4.- Resultado • Observar los cambios de color en ambas determinaciones • y cuantificarla en cruces +, ++ y +++ • 5.- Interpretación De acuerdo al cambio de color • Cuestionario • ¿Cuál es la estructura del glucógeno y cual es su funcion? • ¿Qué cambios sufre el metabolismo del glucógeno en ayuno y estado postprandial?.Haga un esquema • ¿Cómo se regula la glucógenogénesis?. Haga un esquema • ¿Cómo se regula la glucógenolisis?. Haga un esquema • ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias del metabolismo del glucogénohepatico y muscular? • Haga un cuadro con las principales glucogenosis
IMPORTANCIA Y FUNCIÓN DELGLUCÓGENO EL CONTENIDO DE GLUCÓGENO DEL HÍGADO VARÍA A LO LARGO DELDÍA • Forma de almacenamiento de glucosa fácilmentemovilizable • El exceso de glucosade la dieta se almacena como glucógeno. Se moviliza cuando : ↑actividad muscular, entre comidas (reserva energética 12 - 24h) • Se encuentra en el citosol: gránulos de 10-40nm. Contiene las enzimas para su degradación y biosíntesis y las enzimasreguladoras. • Lugares principales de almacenamiento: • hígadoy músculoesquelético • Funciones diferentes: regular el nivel de Glucosa en sangre (hígado) y suministrar glucosa para la actividad muscular vigorosa(músculo) • Existen defectos enzimáticos congénitos que alteran el metabolismo del glucógeno: enfermedades de almacenamiento delglucógeno Glucógeno = 100 g (400 kcal) hígado, y + 375 a 400 g (1 500 kcal) músculo esquelético 2
COMPARACIÓN DE LAS FUNCIONES DEL GLUCÓGENO HEPÁTICO Y MUSCULAR Mantenimiento de laconcentración de glucosa ensangre Combustible de reserva para contracciónmuscular GLUCÓGENOHEPÁTICO Utilizado como combustible para cualquier tejido: contiene G-6-PasadesfosforilaG-6-P y permite que salga asangre GLUCÓGENOMUSCULAR Ninguna, el músculo carece de G-6-Pasay la G-6-P no puedeabandonarlo Función principal OtrasFunciones GLUCÓGENO Glucosa-1-P Aprox. 1-2% del peso del músculo (más masa muscular,DOBLE glucógeno que en elhígado) Aprox. 10% del peso del hígado. Sólo duran 12-24 h durante elayuno Glucosa-6- fosfatasa Glucosa-6-P Depósitos El glucagón y adrenalina estimulan laglucogenolisis. La insulina estimula lasíntesis La adrenalina estimulala glucogenolisis La insulina estimula lasíntesis Glucosa Gluconeogénesis Control hormonal Glucosaen sangre HIGADO GLUCÓGENO Glucosa-1-P Glucosa-6-P GLUCOLISIS ATP CO2 Lactato 5 MÚSCULO
DEGRADACIÓN Y BIOSÍNTESIS DEL GLUCÓGENO Glucogenolisis Glucogenogénesis GLUCÓGENO Glucógeno sintasa + Enzima ramificante Glucógeno fosforilasa + Enzima desramificante Pi UDP-Glucosa UDP-glucosa pirofosforilasa UTP Glucosa-1-P Fosfoglucomutasa Glucolisis, otrasvías Glucosa-6-P Glucosa-6-fosfatasa Hexoquinasa músculo Pi Glucosa ATP Glucoquinasa OJO,solo enhígado hígado Glucosa
GLUCOGENOLISIS Enlace (1,4) Extremo no reductor Enlace (1,6) HIDROLISIS YFOSFOROLISIS HIDROLISIS: Digestión de polisacáridos ydisacáridos Glucógeno H2O Glucógeno fosforilasa Pi + 1.FOSFOROLISIS (1,4) HO OH FOSFOROLISIS: Movilización del glucógenointracelular Glucosa-1-P 4.fosfogluco mutasa 2. ACTIVIDAD TRANSFERASA Enzimadesramificadora Pi + Glucosa-6-P HO OP Glucosa-6- fosfatasa Glucosaserica 3. ACTIVIDAD DESRAMIFICANTE Enzimadesramificadora (16) Glucosa Polímero (1,4) sin ramificaciones, sustrato para la acción posterior de la fosforilasa
REGULACIÓN DE LAS RUTASMETABÓLICAS Objetivos: •Que la velocidad de la vía esté adaptada a las necesidades de lacélula •Que las vías de síntesis y degradación no estén activas a lavez Mecanismos: •Enzimas alostéricos (segundos omenos) •Regulación hormonal (segundos aminutos) •Regulación genética(horas) • Generalidades: • •Las enzimas reguladoras catalizan reaccionesirreversibles • •Las primeras reacciones de la ruta metabólica suelen estarreguladas • Las isoenzimasespecíficas de tejido permiten regulación diferencial en los distintosórganos • •Las enzimas reguladoras catalizan etapas limitantes de laruta • •Muchas rutas tienen regulaciónpor realimentación (inhibición por productofinal) • •La regulación hormonal integra las rutas en los distintostejidos y regulan el metabolismopor • cambios en el estado de fosforilación de lasenzimas • o cambios en la regulación genética (inducción o represióngénica)
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA(I) A) MÚSCULO. Objetivo: producción de ATP víaglucolisis Modificación covalente reversible: A ) REGULACIÓN POR MODIFICACIÓNCOVALENTE Forma a(activa) Ser Proteínafosforilada ADP p HO quinasa p 2 fosfatasa ATP Pi Fosforilasab quinasa 2ADP Fosforilasaa fosfatasa Proteína nofosforilada Ser-OH C ) REGULACIÓNALOSTÉRICA Forma b (pocoactiva) 2AMP 2AMP AMP AMP Forma aactiva) AMP= ACTIVADOR ALOSTÉRICO ATP = INHIBIDORALOSTÉRICO 2ATP 2Pi Forma b (pocoactiva) B ) REGULACIÓNHORMONAL ADRENALINA Cascada defosforilaciones Forma a(activa)
REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENO FOSFORILASA(II) B) HIGADO. Objetivo: Mantener glucosa sérica constante A ) REGULACIÓN POR MODIFICACIÓNCOVALENTE Forma a(activa) p p p p p p Forma a(activa) Fosforilasab quinasa 2ADP 2GLU Fosforilasaa fosfatasa 2ATP 2Pi Forma b (pocoactiva) 2 Pi fosfatasa B ) REGULACIÓNHORMONAL GLUCAGON Cascada defosforilaciones Forma b (pocoactiva) Forma a(activa)
ADRENALINA , GLUCAGÓN SOBRE EL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO y LA HSL CAFEINA Inactiva fosfodiesterasa y Activa HSL GLUCAGÓN (soloen hígado) INSULINA Activa fosfodiesterasa e Inactiva HSL ADRENALINA (músculoe hígado) Adenilatociclasa Fosfatodiesterasa 1 Membranacelular 1x 10x 100x 1000x 10000x α α β α γ 2 cAMP +PP ATP AMP R C Receptor de adrenalina o glucagon Proteínas G PKA INACTIVA R P P C Estos eventos ocurren durante el ayuno = Homeostasis glucosa sanguínea. 3 ATP ATP PKA ACTIVA PKA C C PKA ACTIVA C C Glucógeno fosforilasab 4 PKA Fosforilasaquinasa P Fosforilasa b quinasa ATP PKA 5 Glucógeno sintasa Glucógeno sintasa C C HSL Inactiva P Glucógenofosforilasaa ATP GLUCOGENOGENESIS 6 HSL Activa TRIGLIC-ERIDOS ACIDOS GRASOS GLUCOSA-1-P GLUCÓGENO LIPOLISIS GLUCOGENOLISIS
Biosíntesis delglucógeno Glucosa (dieta) Gluconeogénesis HK,GK 1.INICIACIÓN Glucosa-6-P fosfoglucomutasa (1,4) (Glucosa)n+1 Glucosa-1-P Glucógeno(n) 7 -10 resíduosdeGlu UTP 2.ELONGACIÓN UDP-Glucosa- pirofosforilasa GLYCOGEN (CORE) GLYCOGEN (CORE) ∆∆Gº’= -25kJ/mol Glucógenosintasa PPi 2Pi pirofosfatasa UDP-Glucosa UDP-Glucosa UDP (Glucosa)n Glucógeno sintasa UDP 7 resíduos deGlu (Glucosa)n+1 (1,6) Enzima ramificante (glucosiltransferasa) 3.RAMIFICACIÓN GLUCÓGENO Glucógeno
METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION DE LA INSULINA EN LA ACTIVACION DE LA GLUCOGENO SINTASA INSULINA PKB ATP ADP P GS-3K GS-3K ATP ADP ACTIVA GLUT4 INSUL INA P GLUCOGENO SINTASA GLUCOGENO SINTASA GLUCOLISIS UDP NO HAY G6Fasa NO HAY GLUCONEOGENESIS UDP-GLUCOSA GLUCOGENO GLUCOGENOGENESIS DESACTIVADAS
RESUMEN DEGRADACIÓN Y BIOSÍNTESISDELGLUCÓGENO Glucogenogénesis Enfermedad Almacenamientoglucogenotipo O Glucogenolisis GLUCÓGENO Enfermedad McArdles(V) α 1,4 Glucógeno sintasa + Enzima ramificante (-)AMPc(+) Pi Glucagon y Adrenalina Insulina α 1,4 Glucógeno fosforilasa + Enzimadesramificante (Amilo α 1,6 Glucoxidasa) α 1,6 Enfermedad Andersen UDP-Glucosa α 1,6 Enfermedad Pompe (II) UDP-glucosa pirofosforilasa (Amilo α 1,6 Glucoxidasa) UTP Glucosa-1-P Fosfoglucomutasa Enfermedad Von Gierke Glucolisis, otrasvías Glucosa-6-P Glucosa-6- fosfatasa Hexoquinasa músculo Pi Glucosa ATP Glucoquinasa OJO,solo enhígado hígado Glucosa
GLUCOGENOSIS (Gazzerro E y col, Curr Neurol Neurosci Rep 2013;13:333) Las glucogenosis musculares, origen y tipos | Guía metabólica (sjdhospitalbarcelona.org)
INSULINA, GLUCAGÓN Y ADRENALINA en el metabolismoglucídico • GLUCOSA • GLUCAGON • Movilización de combustibles en respuesta a baja [GLU] ensangre INSULINA Anabolizante en respuesta a alta [GLU] ensangre ADRENALINA Movilización de combustibles en respuesta a estrés oemergencia GLUCAGÓN ADRENALINA INSULINA Células pancreáticas Cél pancreáticas Médulaadrenal FUENTE Músculo, Hígado,adipoc Músculo> Hígado Hígado DIANA EFECTOS: •Glucogenolisis •Glucogenogenesis •Fructosa2,6-BP •Gluconeogénesis
Regulación de la gluconeogénesis (flechas rojas) y glucólisis (flechas azules) durante el ayuno GLUCOLISIS GLUCONEOGENESIS Glucosa Glucosa-6-fosfatasa 1.- Activ. de GK es baja , (↑Kmglucosa y ↓[glucosa] ) Glucocinasa (↑Km) 5 .- Las enzimas gluconeogénicasFEP carboxicinasa, F1,6-BPasa y G 6-Psa se inducen ↑PRECURSORES. ↑ Glucosa 6- P 2.- La PFK-1 no muy activa porque su activador [F2,6-BP] es baja PFK- 2 Fructosa 6- P PFK- 1 F-2-6- BP Fructosa-1- 6- BPasa Fosfofrutocinasa-1 ↑ 3.-Enzimas de la glucólisis no muy activas. 6.- La F1,6-Basa está activa en el ayuno, el inhibidor, F 2,6-BP, es baja. + - Fructosa-1-6-bifosfato Gliceraldehido-3-fosfato Dihidroxiacetona fosfato P 4.- La piruvato cinasa es inactiva por fosforilación mediada por AMPc. F-2,6-BP, Fosfoenolpiruvato Fosfoenolpiruvato carboxicinasa AMPc + Piruvato Cinasa (activa) Piruvato Cinasa (Inactiva) ↑ Oxalacetato PiruvatoCarboxilasa PI Piruvato +
REGULACION DE PK (Piruvatoquinasa) REGULACION DE PDH (Piruvato deshidrogenasa) REGULACION DE PFK-2/FBPasa-2 INSULINA ACTIVIDAD QUINASA FBPasa-2 PFK-2 INSULINA OH REGULACION DE PFK-1 ADP ATP GLUCAGON FRUCTOSA-2,6-BP FRUCTOSA-6-P FRUCTOSA-6-P Pi H2O Pi ATP PFK-2 GLUCAGON FBPasa-2 FOSFOFRUCTO QUINASA -1 FRUCTOSA BIFOSFATASA-1 INSULINA ACTIVIDAD FOSFATASA ADP P H2O ++ +- -+ -- PDP PP1 PKB PK-B FRUCTOSA-1,6-BP ADP ACTIVIDAD ENZIMATICA PDH PDH ATP P P P PK-A PK PK P
Ejemplosde errores congénitos del metabolismo de aminoácidos, carbohidratos ylípidos