GLUCOGENOGÉNESIS

Síntesis del Glucógeno 

Esta vía es de suma importancia en el hígado y músculo esquelético donde sirve como depósito de glucosa rápidamente convertible a glucosa sanguínea para su distribución a otros tejidos y formación de ATP para la contracción muscular respectivamente.

 

La forma más común de síntesis de Glucógeno depende de la enzima Glucógeno Sintasa y consiste en la adición de moléculas de Glucosa a los extremos de los gránulos ya existentes. La síntesis de novo de Glucógeno depende de la Glucogenina, una enzima que se autoglicosila, formado un oligosacárido que sirve de aceptor para la Glucógeno Sintasa.

 

 Estructura Glucógeno

Glucogenina 

Esta enzima cataliza dos tipos de transferencia. En la primera, se transfiere una molécula de Glucosa, de UDP-Glucosa al OH de un residuo de Tirosina de la misma proteína. Después transfiere la Glucosa al Carbono 4 de la molécula en el extremo no reductor de la cadena en crecimiento.

Repitiendo la segunda reacción varias veces, se forma un oligosacárido lineal que sirve como aceptor inicial para la formación de un gránulo de Glucógeno, quedando la molécula de Glucogenina en el centro del gránulo.

 

1.   1.  La glucosa es convertida en glucosa-6-fosfato por la glucocinasa en el tejido hepático y la hexocinasa en los demás tejidos.

 

La Glucocinasa cataliza la “activación” de la Glucosa, mediante la transferencia del fosfato y de una molécula de ATP al grupo OH del Carbono 2. La fosforilación impide que la Glucosa salga de la célula porque el grupo fosfato es iónico y porque el transportador de la membrana celular no reconoce la Glucosa-6-Fosfato que se forma. Actualmente, la Glucocinasa se clasifica como una de las isoenzimas de la Hexocinasa, la número IV.

                              

La actividad de Glucocinasa es mayor en Hígado, Pulmón y Riñón, y está ausente de tejido muscular, cardíaco y adiposo. Aunque la Glucosa-6-fosfato es un intermediario común a muchas vías del metabolismo de Glúcidos, se considera que la sintetizada por Glucocinasa, participa principalmente en la Glucogenogénesis porque la enzima está activa en condiciones que favorecen este proceso.

2. La glucosa-6-fosfato pasa a glucosa 1 fosfato por la fosfoglucomutasa.

La fosfoglucomutasa es la enzima que dirige la Glucosa-6-fosfato hacia la síntesis de Glucógeno. El OH del Carbono 6 es un alcohol primario mientras que el OH del Carbono 1 es parte del hemiacetal interno que le da forma piranosa a la Glucosa. La enzima prefiere utilizar el anómero (beta) de la Glucosa y para ser activa debe estar fosforilada.

 

 

En el primer paso de la reacción, la enzima cede su fosfato al OH del Carbono 1 para formar Glucosa-1,6-bisfosfato, intermediario que permanece unido a la enzima. Después, se vuelve a fosforilar la enzima, pero ahora tomando el fosfato del Carbono 6.

Cuando se absorbe Glucosa después de los alimentos, aumenta la concentración de Glucosa-6-fosfato y la reacción se desplaza hacia la formación de Glucosa-1-fosfato. Por el contrario, cuando se degrada el Glucógeno, aumenta la concentración de Glucosa-1-fosfato y la reacción se desplaza hacia la formación de Glucosa-6-fosfato.  

3. La glucosa 1 fosfato pasa a difosfato de uridina y glucosa por el trifosfato de uridina (UTP).

Mediante la transferencia de la Glucosa-1-fosfato al fosfato alfa del Uridintrifosfato (UTP) liberando pirofosfato, la enzima forma un compuesto de alta energía de hidrólisis, con un potencial elevado de transferencia de Glucosa. Además de ser el donador directo de Glucosa para la síntesis de Glucógeno, la UDP-Glucosa también participa en el metabolismo de Galactosa, la síntesis de ác. Glucurónico y reacciones de biotransformación de fármacos.

 

La transferencia es endergónica pero la hidrólisis del pirofosfato liberado, la hace exergónica y prácticamente irreversible.

 

4. El UDPG pasa a unidades glucosilo 1---> 4 por la glucógeno sintasa que es la enzima reguladora de la vía.

Esta es la enzima que sintetiza la cadena de Glucosas mediante la transferencia de la Glucosa del UDP, al Carbono 4 del extremo no reductor de la cadena de Glucógeno formando un enlace glicosídico Alfa (1-4) El sustrato mínimo es una tetramaltosa.

 

 

La enzima existe en dos formas denominadas I y D. La forma I no tiene fosfato y es activa; cuando se fosforila la enzima, se convierte en la forma D que no es activa, pero es activada por Glucosa-6-fosfato. La conversión I ---> D es estimulada por AMP cíclico a través de la activación en cascada de enzimas Cinasas.

5. Las unidades glucosilo 1---> 4 se unen a las unidades glucosilo 1--->6 por medio de la enzima ramificante formando el glucógeno.

Forma las ramificaciones moviendo una cadena de tres o cuatro Glucosas desde el extremo no reductor, dos o tres Glucosas hacia el interior de la cadena.

 

 

 

La molécula de Glucógeno crece hacia el extremo no reductor y la creación de ramificaciones permite que aumente la velocidad de crecimiento de la molécula. Cada Glucosa que se incorpora al Glucógeno gasta 2 moléculas de alta energía, un ATP y un UTP, pero la segunda se recupera durante la degradación, por lo tanto, el almacenamiento de una molécula de Glucosa en el Glucógeno consume sólo una molécula de ATP.