Metabolismo del Glucógeno y Gluconeogénesis: Rutas, Enzimas y Regulación Hormonal

Glucogenólisis: Degradación del Glucógeno

1) Glucógeno Fosforilasa

Cataliza la salida secuencial de restos de glucosa desde el extremo no reductor (rompe enlaces α(1→4)), según la reacción:

(Glucosa)n + Pi <--> (Glucosa)n-1 + Glucosa-1-P

2) Enzima Desramificante del Glucógeno

La glucógeno fosforilasa no puede cortar los enlaces O-glicosídicos en α(1→6).

La enzima desramificante del glucógeno posee dos actividades:

• α(1→4) Glucosiltransferasa: Transfiere cada unidad de trisacárido al extremo no reductor.
• α(1→6) Glucosidásica: Hidroliza el resto de glucosa unido en α(1→6).

3) Fosfoglucomutasa

Se encarga de transformar la Glucosa-1-P en Glucosa-6-P. Esta reacción, perfectamente reversible, transcurre mediante un mecanismo en el que se origina glucosa-1,6-bisfosfato.

En el hígado existe otra enzima muy importante, la Glucosa-6-fosfatasa, necesaria para que pueda cumplir su función de proveedor de glucosa a otros tejidos.

Glucogenogénesis: Síntesis de Glucógeno

La síntesis de glucógeno comienza con la transformación de G-6-P a G-1-P por la fosfoglucomutasa.

Posteriormente, se transforma G-1-P a UDP-glucosa.

La enzima Glucógeno Sintasa alarga las cadenas lineales de glucógeno, uniendo UDP-glucosa mediante enlaces α(1→4) con una cadena preexistente de glucógeno.

La enzima Ramificante parte de la cadena inicial de glucosa con enlaces α(1→4), uniéndola al glucógeno con enlaces α(1→6).

Requisitos para la Síntesis de Glucógeno

Para la síntesis de glucógeno a partir de UDP-glucosa se necesitan entonces:

• Una molécula preexistente de glucógeno (cebador).
• La enzima Glucógeno Sintasa.
• La enzima Ramificante.

El cebador o partidor para la síntesis de glucógeno puede ser una cadena corta de residuos de glucosa ensamblados por una proteína denominada Glucogenina.

Control del Metabolismo del Glucógeno

Ambos procesos deben ocurrir de acuerdo con las necesidades metabólicas de la célula en un momento determinado e involucran:

I. Control Alostérico

Dependiendo de la demanda de ATP que exista en el organismo, se activará determinada vía metabólica en forma prioritaria con respecto a otra.

II. Modificaciones Covalentes

La glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa presentan dos estructuras, una de las cuales es metabólicamente más activa que la otra. La interconversión entre una y otra está dada por la fosforilación y desfosforilación de las enzimas, catalizada enzimáticamente, y regulada a su vez por control hormonal.

III. Control Hormonal

Los sitios más importantes que participan en el metabolismo del glucógeno son:

• Páncreas
• Glándulas adrenales
• Hígado
• Músculos

Estos sitios están conectados por la corriente sanguínea, a través de la cual se comunican con las hormonas y comparten los productos finales de la vía.

Hormonas Clave

Las principales hormonas que participan en el metabolismo del glucógeno son:

• Insulina
• Glucagón
• Adrenalina (Epinefrina)

Gluconeogénesis

Ruta anabólica en la que se sintetiza glucosa a partir de precursores diferentes al glucógeno, como:

• Lactato
• Piruvato
• Glicerol
• Alfa-cetoácidos (α-cetoácidos)

Importancia de la Gluconeogénesis

• Necesidad de glucosa circulante.
• Muchos órganos solo consumen glucosa: Sistema Nervioso, médula renal, testículos y eritrocitos.
• El Sistema Nervioso consume 120 g de glucosa al día.
• Aproximadamente el 90 % de la gluconeogénesis ocurre en el hígado; el 10 % restante es producido por los riñones.
• La gluconeogénesis es un proceso que consume energía.
• La gluconeogénesis y la glucólisis comparten ciertos pasos y enzimas, pero difieren en aquellos pasos que son irreversibles.