Metabolismo del Glucógeno
Almacenamiento de Energía
El exceso de energía se almacena como glucógeno. La glucosa es fácilmente movilizable. Todas las células almacenan glucógeno, pero destacan:
- Hígado: (10% de su masa)
- Músculo esquelético: (1-2% de su masa)
Glucógeno hepático: Su función principal es almacenar glucosa para exportarla a la sangre y mantener la glicemia constante (ayuno).
Glucógeno muscular: Su función principal es almacenar glucosa para su propio consumo durante la contracción muscular.
Biosíntesis de Glucógeno
La biosíntesis de glucógeno se inicia con la activación a UDP-Glucosa mediante:
- Isomerización de glucosa 6-fosfato a glucosa 1-fosfato por la fosfoglucomutasa.
- Activación de UDP-glucosa con liberación de pirofosfato (PPi), que se convierte en dos moléculas de fosfato inorgánico (Pi) por la pirofosfatasa.
La glucogenogénesis (síntesis de glucógeno) se realiza mediante la enzima glucógeno sintasa, que requiere una cadena preexistente de poliglucosa (α 1,4) o una ramificación de más de 4 residuos de glucosa.
Enzima Ramificante
La enzima ramificante participa en la formación de los enlaces glucosídicos α-1,6. La ramificación ocurre después de que la glucógeno sintasa une varias unidades de glucosa mediante enlaces α-1,4.
La enzima ramificante transfiere bloques de 7 residuos de glucosa a una posición más interna, con las siguientes características:
- El bloque transferido debe incluir el extremo no reductor y proceder de una cadena de al menos 11 residuos.
- El nuevo punto de ramificación debe estar al menos a 4 residuos de otro preexistente.
Importancia de la Ramificación
La ramificación aumenta la solubilidad del glucógeno y la velocidad de síntesis y degradación.
Glucogenina
En la síntesis de novo de glucógeno participa la proteína glucogenina, que actúa como cebador para la glucógeno sintasa. Se encuentra dentro de la partícula de glucógeno.
Proteínas participantes en la síntesis de glucógeno:
- Glucogenina
- Glucógeno sintasa
- Glucógeno ramificante
Su participación es esencial dadas las limitaciones de la glucógeno sintasa.
Regulación de la Síntesis
La síntesis de glucógeno en músculo e hígado es estimulada por la insulina.
Glicógenolisis: Degradación de Glucógeno
La glucógeno fosforilasa rompe los enlaces glucosídicos α-1,4 mediante fosforólisis, utilizando fosfato inorgánico (Pi).
Enzima Desramificante
La enzima desramificante rompe los puntos de ramificación, ya que la glucógeno fosforilasa solo libera glucosas 1-fosfato hasta 4 residuos de un punto de ramificación (no rompe enlaces α-1,6). Tiene doble actividad:
- Transferasa: Transfiere un bloque de tres glucosas.
- Glucosidasa: Libera la glucosa unida por enlace α-1,6.
Fosfoglucomutasa
Convierte la glucosa 1-fosfato liberada por la glucógeno fosforilasa a glucosa 6-fosfato para su metabolismo. La glucosa 6-fosfato tiene dos destinos:
- Músculo: Ingresa a la glicólisis para obtener energía.
- Hígado: Libera glucosa a la sangre mediante la glucosa 6-fosfatasa.
Regulación del Metabolismo de Glucógeno
La regulación implica:
- Regulación alostérica
- Regulación por modificación covalente (fosforilación/desfosforilación)
Acción de adrenalina y glucagón: Activan la glucógeno fosforilasa mediante la síntesis del segundo mensajero AMPc.
La glucógeno sintasa se activa con insulina.
Ruta de las Pentosas Fosfato
Es una ruta catabólica que ocurre en el citosol.
Funciones
- Producir NADPH: Para biosíntesis reductora (ácidos grasos y esteroides) y proteger contra daño oxidativo (ej. H2O2). Ocurre en hígado, glándula mamaria lactante, tejido adiposo, corteza suprarrenal y eritrocitos.
- Generar D-ribosa: Para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Ocurre en células en rápida división (médula ósea y mucosa intestinal).
En eritrocitos, el NADPH protege contra el daño oxidativo de las especies reactivas del oxígeno. Es crucial para la regeneración del glutatión reducido (GSH).
Gluconeogénesis
Es la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Tejidos que requieren glucosa continuamente:
- Cerebro: Combustible primario.
- Eritrocito: Único combustible.
- Músculo: Esfuerzos prolongados.
Las fuentes de carbono son piruvato, lactato, glicerol, intermediarios del ciclo del ácido cítrico y aminoácidos (excepto leucina y lisina). Ocurre principalmente en el hígado (10% en riñones).
Reacciones
Rodea las reacciones irreversibles de la glicólisis (1, 3 y 10). Enzimas clave:
- Piruvato carboxilasa y PEP carboxiquinasa: Forman fosfoenolpiruvato.
- Fructosa 1,6 bifosfatasa: Forma fructosa-6-fosfato.
- Glucosa-6-fosfatasa: Forma glucosa.
La primera enzima de cada ruta se regula alostéricamente. El aumento de [Acetil CoA] estimula la piruvato carboxilasa e inhibe la piruvato deshidrogenasa.
Lípidos
Tipos de Lípidos
- Colesterol: Lípido estructural, precursor de sales biliares, vitaminas y hormonas.
- Triglicéridos: Reserva energética en tejido adiposo.
- Fosfolípidos: Componentes anfipáticos de membranas.
- Esteroides: Hormonas esteroidales.
Son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos.
Clasificación
| Lípidos Saponificables | Lípidos No Saponificables |
|---|---|
| Simples: Acilglicéridos (Mono-, Di- y Triglicéridos), ceras. Contienen C, H y O. | Aceites esenciales, pigmentos, vitaminas liposolubles, hormonas esteroidales, mediadores de inflamación. |
| Complejos: Fosfolípidos, glucolípidos. Contienen C, H, O, N, S, P o azúcares. Forman parte de membranas biológicas. |
Ácidos Grasos
Son monómeros de lípidos saponificables. Cadena hidrocarbonada larga (12-24 átomos) y grupo carboxilo terminal. Pueden ser saturados o insaturados. Los dobles enlaces reducen el punto de fusión.
Propiedades
- Carácter anfipático.
- Punto de fusión (depende de longitud e insaturaciones).
- Esterificación (forman ésteres con alcoholes).
- Solubilidad (menor con cadenas largas y menos dobles enlaces).
El empaquetamiento depende del grado de insaturación, lo que influye en la cohesión y fluidez de las membranas. Los dobles enlaces naturales suelen estar en configuración cis.
Vitaminas Liposolubles
Participan en diversas funciones. Derivan de isopreno y colesterol (vitamina D).
| Vitamina | Función |
|---|---|
| A (retinol) | Visión, crecimiento, reproducción. |
| D (colecalciferol) | Metabolismo de calcio y fósforo. |
| E (tocoferol) | Antioxidante. |
| K (fitoquinona) | Coagulación sanguínea. |
La deficiencia de vitamina D causa raquitismo.
Triglicéridos (TG)
Lípidos de reserva energética en tejido adiposo. Son apolares e hidrofóbicos. Los adipocitos contienen lipasas que liberan ácidos grasos para combustible.
Ventajas como Combustible
- Mayor energía que los carbohidratos.
- Almacenamiento anhidro (no retienen agua).
Absorción
- Sales biliares emulsionan grasas formando micelas.
- Lipasas intestinales degradan TG.
- Mucosa intestinal absorbe y convierte productos en TG.
- TG se incorporan con colesterol y apolipoproteínas en quilomicrones.
- Quilomicrones viajan por sistema linfático y sangre.
- Lipoproteinlipasa convierte TG en AG y glicerol.
- AG entran a la célula.
- AG se oxidan o reesterifican a TG.
Movilización
Hormonas (adrenalina y glucagón) activan la movilización de TG en tejido adiposo cuando baja la glicemia. Activan la adenilil ciclasa. La albúmina transporta ácidos grasos libres a los tejidos.