glucogen (2014)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Metabolisme
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 12/11/2014
Descargas 7
Subido por

Descripción

glucogen

Vista previa del texto

GLUCOGEN: Síntesi / Degradació Reserves energètiques de l’home 1 La majoria de reserves energètiques provenen dels lípids, que són una bona reserva perquè no augmenten el seu volum a causa de l’aigua, ja que no en porten.
Durant els dejunis prolongats s’utilitza sobretot la reserva de proteïnes.
Glucogen - - Polímer de α D-glucosa (polisacàrid)  enllaços glicosídics.
Forma molecular de reserva energètica intracel·lular en animals, és diferent dels vegetals que la seva reserva energètica és el midó.
Mobilització ràpida (síntesi o degradació) en situacions fisiològiques de necessitat energètica o excés de glucosa: dejunis, exercici, després d’una ingesta excessiva de glúcids...
Metabolisme (síntesi / degradació) molt regulat i coordinat.
Teixits amb un elevat contingut de glucogen: o Fetge: 70g  10% del seu pes.
o Múscul: 150 – 200g  1-2% dels músculs.
Grànuls de glucogen Són estructures visibles al microscopi electrònic (la seva estructura cristal·litzada): - 1 Amb diverses molècules de glucogen (β) d’estructura quaternària òptima per mobilitzar el glucogen ràpidament i per tant, accessible als seus enzims.
Catecolamines: són unes hormones que actuen sobre el ronyó i es formen degut a l’estrès i la por. Un exemple n’és l’adrenalina.
- Molt hidrofílic, amb moltes molècules d’aigua (3-4g d’aigua / g de glucogen), els grups OH formen ponts d’hidrogen amb l’aigua.
Presenten incorporats els enzims de: degradació de glucogen, síntesi de glucogen i regulació dels dos processos.
El glucogen és una macromolècula o polímer que permet contenir molta glucosa però sense repercussió osmòtica: 1 Hepatòcit: [glucogen] = 10 nM = 10-8M.
Equivaldria a una [glucosa lliure] de: 0’4M = 400.000.000 nM  Hiperosmòtic És a dir, el glucogen és una manera d’acumular glucosa per tal d’alliberar-la més endavant.
Glucogen MUSCULAR La síntesi i degradació del glucogen en el múscul és per el seu propi consum. El glucogen és la reserva energètica muscular, per quan fem exercici, no per altres teixit.
Els grànuls es troben entre les miofibril·les del múscul, per quan hagin de treballar, tinguin els grànuls al seu abast.
La seva mida té limitacions, per tant el número de ramificacions és limitat, excepte en glucogenopaties; on s’acumula glucogen.
Hi ha diferents unions entre els carbonis de diferents glucoses: - 90%: α-1,4 10%: α-1,6  les ramificacions no són aleatòries, sinó que són constants.
De més a prop Glucogen del FETGE SÍNTESI connectada amb: - Gluconeogènesi hepàtica fins la glucosa 6-P.
Captació de glucosa i posterior fosforilació.
DEGRADACIÓ connectada amb: - Sortida extracel·lular de glucosa per altres teixits.
Evolució diària de glucogen hepàtic Després de cada menjar augmenta la reserva de glucogen.
Grànul de glucogen: Per tal de que es formi l’estructura ramificada de glucogen, aquest necessita un ancoratge: proteïna glucogenina.
Els filaments de glucogen es fan a partir dels enllaços α-1,4, però quan aquest es ramifica, es produeixen les unions α1,6.
Per tant, gairebé totes les glucoses tenen dos enllaços amb unes altres dues glucoses, però en la interacció, la glucosa té tres enllaços amb tres glucoses diferents: interacciona amb el C1, C4 i C6.
METABOLISME DEL GLUCOGEN La Glucosa 6-fosfat és la molècula central. No podem agafar les glucoses i unir-les directament, sinó que s’han de prèviament fosforilar.
G6P i Glucosa 1P són isòmers.
L’ATP ajuda a que s’estableixi la unió de glucoses (GLUCOGENOGÈNESI), amb la fosforilació es desprenen glucoses (GLUCOGENOLISI). Els enzims perquè es formi i s’hidrolitzi glucogen estan molt regulats.
En el múscul, per exemple, no hi ha la fosfatasa de G6P a glucosa, per tant aquest pas és exclusiu del fetge.
Síntesi del glucogen: glucogenogènesi 1. “Activació” de les unitats de Glucosa Es forma UDP-glucosa.
1- El monòmer de glucosa es fosforila a glucosa 6P.
2- Aquesta molècula muta i es converteix en glucosa 1P que es torna a fosforilar amb la uridina. Dos d’aquests fosfats es desprenen i aquesta reacció: PPi  2 Pi fa que tot el procés sigui exergònic, ja que ho és molt.
3- S’ha format la UDP-glucosa que és la glucosa “activada”.
UTP és energèticament equivalent al ATP. UDP és energèticament equivalent al ADP.
La unió de dues glucoses aporta 16KJ/mol d’energia, aquesta no es suficient, per tant, es transforma en UDP-glucosa, la hidròlisi d’aquest sí que dona suficient energia.
2. Elongació des dels extrems (cadena lineal del polisacàrid) Un cop tenim la glucosa activada hi ha una sintasa que la reconeix i l’uneix a l’extrem 4’ lliure del glucogen que té n glucoses, i un cop s’ha unit en tindrà n+1.
És una reacció covalent endergònica. Hi ha un acoblament amb una reacció exergònica d’hidròlisi de UDPG i d’ATP.
3. Ramificació A partir que tenim una quantitat mínima (mínim 11 residus), aleshores un enzim anomenat transferasa trenca la unió d’una cadena (trenca un enllaç α-1,4) i l’uneix a una altre (formant un enllaç α-1,6). Entre ramificació i ramificació hi ha d’haver com a mínim 4 residus. És un procés controlat, on en el centre de la molècula hi tenim la glucogenina.
Per tant, l’enzim ramificador és una transferasa.
Glucogenina (protein-tirosina-glucosiltransferasa) És una proteïna encebadora d’unitats de glucosa “activada” per la síntesi de glucogen, és a dir, és el centre d’ancoratge.
1- S’hi enganxa una molècula de glucosa. S’uneix amb l’OH de la tirosina, desprenent un UDP. L’entrada de glucosa és autoglusídia.
2- Aleshores la sintasa s’adapta a la glucogenina, que fa de motlle, i deixa un espai entre les dues.
3- Aquest espai determina la longitud de les ramificacions. S’hi van incorporant glucoses fins que s’omple l’espai.
4- Aleshores la sintasa se separa una mica deixant un espai que és on es durà a terme la ramificació.
5- La sintasa es va desplaçant per sobre la glucogenina, per tal de fer diverses ramificacions. Fins que arriba a un màxim.
6- Un cop arriba al màxim ja no pot haver-hi més interacció entre la sintasa i la glucogenina i per tant, la sintasa s’allibera.
Hi ha d’haver moltes proteïnes, per tal de que hi hagi moltes ramificacions.
Les ramificacions (enllaços α-1,6) normalment es duen a terme cada 8-12 glucoses unides lateralment per enllaços α-1,4.
Tots els extrems lineals d’una molècula de glucogen són C4 de glucosa, excepte 1 extrem que és reductor (C1) que es el que es troba unit a la glucogenina.
Aquest mecanisme explica també el perquè les cadenes de glucogen solament tenen dues ramificacions.
Degradació del glucogen: glucogenolisis La degradació del glicogen pretén obtenir monòmers de glucosa, mitjançant el trencament de la cadena.
L’enzim glucogen fosforilasa no realitza una hidròlisi d’aigua, sinó un trencament de fòsfor.
De glucosa 1-P a glucosa 6-P, torna a actuar la mutasa, que agafa un fosfat, l’afegeix i en treu un altre, no és que s’hagi mogut de lloc.
Però queda glucosa lliure (10%), que no es transforma a glucosa 6-Pmitjançant la mutasa, sinó que ha de gastar energia (hexoquinasa), aquest procés és important sobretot en el múscul.
1. “Fosforolisis” de les cadenes lineals L’enzim fosforilasa talla per l’extrem no reductor les ramificacions, deixant com a mínim 4 residus de la ramificació. Sobre aquesta cadena trencada actua l’enzim glucogen fosforilasa i trenca els enzims α(1,4), per tal de transformar-la en glucoses 1-P.
Aquesta reacció és exergònica (-8KJ/mol) in vivo, regula tota la via de degradació.
2. Desramificacions L’enzim transferasa transfereix els residus que queden de la ramificació a l’altre cadena de la ramificació, tots, excepte l’últim. Aquest formarà part de les glucoses lliures (10%), gràcies a l’enzim α-1,6-glucosidasa que serà el que l’alliberarà. Aquest enzim trenca els enllaços α(1,6). Aleshores és quan actuen les hexoquinases.
En aquesta segona cadena pot seguir actuant la fosforilasa fins al final d’aquesta, ja que no presentarà més ramificacions fins a la següent interacció.
Avantatge de que el glucogen fosforilasa realitzi la ruptura per fosforòlisi i per no hidròlisi? Es tracta d’un estalvi d’ATP, doncs es gastaria 1ATP per cada glucosa alliberada.
Amb el glucogen fosforilasa estalviem aquest ATP, a més és una via més ràpida i eficient. Això és bo, ja que, per exemple el múscul necessita molt ATP.
3. Formació de Glucosa 6-P L’enzim fosfoglucoMUTASA realitza un intercanvi de fòsfor, no fa un simple trasllat.
Per això l’arsènic és un verí que ens mata, ja que atura la glucòlisi hidrolitzant aquest fosfat (vermell).
Un cop arribem a G6P, hi ha dues possibles vies: - Actua l’enzim G6 fosfatasa en el reticle endoplasmàtic del fetge, i forma glucosa en el fetge que va a passar a la sang.
- El lactat catabolitza, forma F6P i segueix la via de la glucòlisi en el múscul.
El paper clau de la glucosa-6 fosfatasa en la sortida extracel·lular de la glucosa procedent del glicogen hepàtic Si hi ha deficiencia d’aquest enzim (glucosa-6 fosfatasa) aleshores: - Hipoglucèmia severa entre ingestes: concentració de glucosa a la sang molt baixa.
Retard mental...
El substrat (G-6P) ha de ser transportat dins del reticle endoplasmàtic per una proteïna transportadora de la membrana del reticle.
En el reticle G6Pasa actua i transforma la glucosa-6P en glucosa: G-6P + H2O  glucosa + Pi Els productes (glucosa i Pi) han de ser transportats cap al citosol per dues proteïnes transportadores de la membrana del reticle endoplasmàtic. Just després passa cap a la sang amb l’ajuda d’una altre proteïna transportadora.
Per passar de glucogenolisis a glucogenogènesis, s’inhibeix la fosforilasa i s’activa la sintasa.
La glucogenolisis està molt regulada per HORMONES del plasma, com per exemple: - - Insulina (pàncrees) Glucagó (pàncrees)  fetge Una de les conseqüències de la secreció de glucagó és l’augment de la gluconeogènesi.
Adrenalina (glàndules suprarenals), un exemple és la catecolamina que apareix en situacions d’estrès.  fetge i múscul Acetilcolina és un transmissor que s’allibera en la contracció muscular.  múscul (Interpretar gràfic) ...