Met. de Hidratos de C 3
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Metabolismo del glucógeno Glucógeno: un polisacárido muy ramificado 100-400Å, aprox. 15000 unid. de Glc, 1 ramif cada 814 unid., enzimas ¿Porqué usar glucógeno? • Permite acumular Glc sin subir demasiado la presión osmótica: [Glc] = 0.4 M; [Glcg] = 10 nM • Permite procesar un sustrato oxidable aún en forma anaeróbica o microaeróbica, con las grasas no se puede • Permite una movilización rápida, que tampoco se puede con las grasas • Las grasas no pueden ser convertidas en Glc, se necesita una fuente de este HdeC Nombre Actividad Glucógeno fosforilasa Degradación del glucógeno Glucógeno sintasa Síntesis de glucógeno Proteína kinasa A Fosforilación de FK y de GS Fosforilasa kinasa Fosforila a la glucógeno fosforilasa Calmodulina Proteína que une Ca y fosforilasa kinasa Proteína fosfatasa-1 Defosforilación de proteínas Inhibidor-1 Inhibe a la proteína fosfatasa-1 Síntesis del glucógeno HK o GK Glucosa + ATP Æ Glc-6-P + ADP PGI Glc-6-P Glc-1-P UDPG PPasa Glc-1P + UTP UDPGlc + PPi ΔG~0 PPi + H2O Æ 2 Pi ΔG= -33.5 kJ/mol sintasa (Glucosa)n + UDPGlc Æ (Glucosa)n+1 + UDP ΔG= -14 kJ/mol -uridina Luis F. Leloir (1906-1987) Modelo para la síntesis de glucógeno mediante la glucogenina (GN), glucógeno sintasa (GS) y enzima ramificante (1) GN es autoglicosilada, uniendo Glc a Tyr-194 (2) GN elonga el polímero hasta 8 unidades (3) GS se une (4) GS elonga el polisacárido (glucógeno) usando el cebador producido por GN. (5) Actúa la enzima ramificante Modelos para la autoglucosilación de la glucogenina Cebado intersubunidad Cebado intrasubunidad Acción de la enzima ramificante Degradación del glucógeno fosforilasa Fosfato de piridoxal Degradación del glucógeno: mecanismo de la fosforilasa Degradación del glucógeno: desramificación Act. transferasa Act. glucosidasa Regulación recíproca de las vías de síntesis y degradación del glucógeno Glucógeno sintasa act i v a ATP ADP Glucógeno sintasa i n act i v a P Fosforilasa kinasa act i v a P cAMP Prot. kinasa dep. de AMPc i n a ct . + Prot. kinasa dep. de AMPc a ct i v a Fosforilasa kinasa i n act i v a ATP ADP + Ca ++ Glucógeno fosforilasa i n a ct i v a ATP ADP Glucógeno fosforilasa a ct i v a P Cascada de amplificación de la señal G lucagón Receptor de glucagón Adenilato ciclasa Proteína G GTP ATP PKAi P Inhibición glucólisis Degradación del glucógeno AMPc PKAa Mecanismos de señalización dependientes de proteína G Más de 1000 receptores de señales que interaccionan con proteína G Hormona Proteína G Receptor γ β Enzima Enzima Proteína G Receptor γ GDP GTP β Receptor Proteína G Enzima GTP S P Respuestas mediadas por receptor de glucagón en hígado R ATP adenilato ciclasa R C C AMPc AMPc AMPc AMPc R R AMPc Teofilina Θ Cafeína Θ + C ATP C ADP P teofilina cafeína guanina adenina Respuestas mediadas por receptor α adrenérgico sobre la fosforilasa en células musculares Fosfolipasa C - γ Adrenalina Receptor α-adrenérgico Proteína G +v e Fosforilasa kinasa RE calmodulina Fosforilasa (activa) Respuestas mediadas por receptor α adrenérgico sobre la fosforilasa y rec. Ins en células musculares Epinefrina Receptor α1-adrenérgico Proteína G Fosfolipasa C inactiva Rec. de insulina inact. Rec. de insulina actvo GTP ADP Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato C Ca 2+ M C M Proteína quinasa C inactiva Ca 2+ cit Ca 2+ re Ca 2+ Ca 2+ re ATP Proteina quinasa C Activa Inositol 1,4,5-trisfosfato Retículo endoplásmico Glcgn Fosforilasa inactiva ATP Diacil glicerol Fosfolipasa C Activa P re ADP Glcgn Fosforilasa Activa P Las defosforilaciones son inhibidas por la misma señal que causa fosforilaciones Insulina PK estim. x Insulina P ADP Glcgn ATP GM Pp1c Más activa Glcgn GM Pp1c Adrenalina Menos activa PKA P ATP Glcgn GM Pp1c ADP P Inactiva Control alostérico directo AMP ADP ATP P FK AMP fosfatasa ATP o G6P P Glc P P AMP Forma R (activa) fosforilasa b Forma T (-activa) fosforilasa b ATP ADP FK fosfatasa Glucógeno sintasa a (activa) Forma T (activa) fosforilasa a P Glc6P P Glucógeno sintasa b (Inactiva) Glc Forma R (activa) fosforilasa a P P Glucógeno sintasa b (- activa) defosforila y activa defosforila e inactiva Glucógeno Sintasa Glucógeno Fosforilasa La insulina promueve la localización del GLUT 4 en la membrana plasmática Calmodulina Ciclo de sustrato Flujo neto hacia B = 10 Flujo neto hacia B = 48 Glucógeno sintasa Actividad Fosforilasa a 2 4 6 tiempo (min) 8 Glucosa NAD+ NADH Lac + NAD+ EtOH + NAD+ Pir + NADH + H+ AcOH + NADH + H+ AcCoA CHLOROPLAST Star ch Glucans CYTOSOL NST Glucose Maltose Glc6P Glc1P Sucr ose Transport Sucrose-P 1 P 4 ADPGlc HexoseP CO2 Pi Pi TPT 3PGA PPRC Triose-P Fru6P PEP 2 3 Fru16P2 Pi Triose-P Pi PEP PPT Respiration Fru26P2 Hexoquinasa 100 Glucoquinasa Velocidad relativa 80 Δv = 25 (50%) 60 Glicemia aumentada por ingesta de H de C v=75 40 Glicemia normal v=50 20 0 0 5 10 [Glc] (mM) 15 20 Sucrose 2 1 Glc ATP ATP 4 5 ADP UDP Fru UDP-Glc PPi UTP 3 ADP Glc-1-P Glc-6-P 8 Cytosol ADP 7 8 Fru-6-P ATP 6 Glc-6-P PPi Pi Fru-1,6-P2 11 Ga3P NAD+ + Pi NADP+ NADPH 13 NADH DHAP 12 1,3-DPGA 14 ADP 15 H+ ATP ATP 3-PGA ADP + Pi 16 19 H+ Vacuole 20 PPi H+ PKc Pyr Pi PEPC ATP OAA NADH NAD+ 21 Mal Excretion to the environment 2 Pi Acetyl-CoA CO2 ADP Pi Mitochondrion TCA cycle PEP H2O 18 H+ - HCO3 17 CO2 PDC Pyr Complex I Biosynthetic precursors ADP + Pi ATP 22 OAA NADH NAD+ Alternative oxidase Rotenone Insensitive NADH dehydrogenase 2 e- CO2 UQ 2 H+ + ½ O2 Complex III ADP + Pi ATP H2O Cytochrome oxidase ADP + Pi ATP Cytosol Sucrose UDP UDPGlc Fru UDP Plastid UTP PPi Glc1P Pi Fru6P Pi Glc6P Glc6P Starch ADP GPT UTP Fru6P UDP Fru16P2 Glc1P ADPGlc PPi ATP Pi Glc6P Pi Pi Triose-P ? Respiration TPT Triose-P PPi Fru6P X Fru16P2 Sucrose UDP UDP-Glc Fru PPi ATP ADP UTP Glc-1-P Glc-6-P ATP ADP Fru-6-P PPi Pi Fru-1,6-P2 DHAP Ga3P + NAD + Pi NADH NADP+ 1,3-bisPGA NADPH 3PGA ADP ATP PEP ADP ATP HCO3 Pi Pyr OAA Respiration Mal NADH NAD+ Glc-6-P Cytosol Sucrose Fru-6-P ATP PPi PFK PFP ADP + Fru-2,6-P2 Pi Fru-1,6-P2 _ PKc + _ Glu ATP PEP Pyr + ATP _ Pi OAA Mal Pyr CO2 + NH4 PDC kinase _ Pyr _ ADP _ NADH PDC Acetyl-CoA Acetyl-CoA Mal 2 e- + 2 H+ + ½ O2 H2O T CA cy cle Cit IC miETC ADP + Pi 2 OG _ Mitochondrion _ PEPC HCO3 ADP + Asp Glc-6-P _ NADH ATP Mal Glu Asp ATP
