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ÍNDICE
La página de Bedri
¿Qué es el glucógeno?
El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa solubles en agua.
El glucógeno es la glucosa que ha sido almacenada en el hígado y los músculos para ser utilizada cuando el cuerpo la necesita.
El glucógeno es el principal hidrato de carbono almacenado en las células animales, mayoritariamente en el hígado y en menor cantidad en las células musculares y en varios tejidos, así como en los hongos y otras plantas criptógamas.
El hígado tiene una gran capacidad de almacenamiento de glucógeno, llegando a constituir un 10% del peso del órgano. En cambio, en el músculo los depósitos sólo llegan al 1-2% del peso del tejido pero, considerando que la masa muscular es mayor que la hepática, los depósitos de glucógeno del músculo son casi dos veces los hepáticos.
Es un hidrato de carbono semejante al almidón, de color blanco. Se forma a partir de la glucosa mediante el proceso de glucogénesis.
Estructura
El glucógeno es un polisacárido ramificado de glucosa compuesto de cadenas de unidades glucosilo unidas por enlaces -1,4 con ramificaciones. Su estructura es similar a la de amilopectina del almidón, aunque mucho más ramificada que ésta. Está formada por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de a-glucosas, uno de los extremos de esta cadena se une a la siguiente cadena mediante un enlace a-1,6-glucosídico, tal y como sucede en la amilopectina.
En esta molécula tan ramificada sólo un residuo de glucosa presenta su carbono anomérico libre (no está unido a otro residuo de glucosa). Este carbono anomérico ubicado al principio de la cadena está unido a la proteína glicogenina. A diferencia de este residuo de glucosa, los ubicados en los extremos de las ramificaciones son no reductores (su carbono anomérico forma parte de un enlace glicosídico).
La estructura ramificada del glucógeno permite su rápida síntesis y degradación dado que las enzimas que lo metabolizan pueden actuar sobre varias cadenas simultáneamente dado que presenta múltiples extremos no reductores. El glucógeno se encuentra en los tejidos como un polímero de muy alto peso molecular en grupos o clusters de moléculas formando las denominadas partículas de glucógeno. Las enzimas involucradas en su metabolismo y algunas de las enzimas regulatorias están unidas a la superficie de las partículas de glucógeno.
Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.
La importancia de que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es debido a que:
- La ramificación aumenta su solubilidad.
- La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno.
Función del glucógeno
El glucógeno es el polisacárido de reserva energética en los animales que se almacena en el hígado (10% de la masa hepática) y en los músculos (1% de la masa muscular) de los vertebrados. Además, puede encontrarse pequeñas cantidades de glucógeno en ciertas células gliales del cerebro.
Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular.
Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, disponible para el metabolismo energético.
En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para energía que se consume durante la contracción muscular.
El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.
La función de los depósitos de glucógeno es completamente diferente en el hígado y en el músculo esquelético. El glucógeno se degrada principalmente a glucosa 1-fosfato, que se convierte en glucosa 6-fosfato. En el músculo esquelético y otros tipos celulares, la glucosa 6-fosfato entra en la vía glicolítica. El glucógeno es una fuente de combustible extremadamente importante para el músculo esquelético cuando la demanda de ATP es elevada y cuando se utiliza rápidamente la glucosa 6-fosfato en la glucólisis anaeróbica.
En muchos otros tipos celulares los pequeños depósitos de glucógeno cumplen una función similar; son una fuente de combustible de emergencia que aporta glucosa para la generación de ATP en ausencia de oxígeno o cuando el flujo sanguíneo es restringido. En general, en estas células la glucogenolisis y la glucólisis se activan simultáneamente.
El ejercicio activa la movilización del glucógeno muscular para la formación de ATP. El rendimiento de ATP y el destino del esqueleto carbonado varían según se trate de una fibra roja o blanca. Las fibras musculares rojas reciben un buen flujo sanguíneo, contienen altos niveles de mioglobina y una gran cantidad de mitocondrias. El glucógeno en estas células se convierte en piruvato, y dada la presencia de O2 y mitocondrias el piruvato puede oxidarse a CO2 y H2O. En cambio, las fibras musculares blancas tienen un flujo sanguíneo menor y menos mitocondrias. En estas células el glucógeno aporta sustrato para la glucólisis, siendo lactato el producto principal. Las fibras musculares blancas tienen un a mayor capacidad de glucogenolisis y glucólisis que las fibras rojas. Dado que los depósitos de glucógeno son limitados, estas células sólo pueden funcionar a su máxima capacidad por tiempos cortos. En el organismo humano el músculo esquelético está compuesto de una mezcla de fibras rojas y blancas que permiten una actividad muscular rápida y sostenida.
En el hígado, el glucógeno cumple una función diferente: es la primera y más directa fuente de glucosa para el mantenimiento de la glucemia. En el hígado, la glucosa 6-fosfato, producto de la degradación del glucógeno,se hidroliza a glucosa por la glucosa 6-fosfatasa, una enzima presente sólo en hígado y riñón.
El glucógeno, por lo tanto, es una fuente rápidamente movilizable de glucosa para la sangre, cuando el aporte de glucosa de la dieta disminuye o cuando el ejercicio incrementa su utilización por los músculos.
La glucogenolisis y la gluconeogénesis hepáticas aportan glucosa a la sangre y, consecuentemente, estas dos vías se activan simultáneamente. La gluconeogénesis, es decir, la síntesis de glucosa a partir de aminoácidos y otros precursores, también produce glucosa 6-fosfato, de modo tal que la glucosa 6-fosfatasa funciona como una salida a la sangre para ambas vías.
Los niveles de glucógeno hepático varían en respuesta a la ingesta de alimentos aumentando inmediatamente después de una comida y disminuyendo lentamente cuando se moviliza el glucógeno para mantener la glucemia. Esta reserva se utiliza principalmente entre las comidas y aún más durante el ayuno nocturno. En los humanos el glucógeno hepático dura entre 12 y 24 horas de ayuno, dependiendo de la actividad realizada por el individuo.
Metabolismo del glucógeno
Glucogénesis
La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama glucogénesis y se produce gracias a la enzimas glucógeno sintetasas. La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede del UTP.
La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos:
En primer lugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato, gastando una molécula de ATP.
A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato sin gasto energético.
Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de un UTP.
La glucógeno sintasa va uniendo UDP-glucosa para formar el glucógeno.
Por último, una enzima crea ramificaciones en la cadena de glucosas.
Glucogenolisis
La hidrólisis o rotura de glucógeno a glucosa disponible metabólicamente se llama glucogenolisis, gracias a la acción combinada de tres enzimas que son: glucógeno fosforilasa, glucantransferasa o fosfoglucomutasa y desramificante del glucógeno, formándose glucosa-6-fosfato (glc-6-P).
Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de moléculas de glucosa en el momento que se necesita.
La glucógeno fosforilasa va quitando glucosa de una rama del glucógeno hasta dejar 4 moléculas de glucosa en la rama, la glucantransferasa toma tres de las moléculas de glucosa y las transfiere a la rama principal y por último, la enzima desramificante quita la molécula de glucosa sobrante.
Enzimas de la glucogenolisis
Glucógeno fosforilasa: Cataliza la escisión fosforolítica, que consiste en la separación secuencial de restos de glucosa desde el extremo no reductor, según la reacción:
Esta reacción es muy ventajosa para la célula, en comparación con una de hidrólisis.
Enzima desramificante del glucógeno: La glucógeno fosforilasa no puede escidir los enlaces O-glicosídicos en alfa(1-6). La enzima desramificante del glucógeno posee dos actividades: alfa(1-4) glucosil transferásica que transfiere cada unidad de trisacárido al extremo no reductor, y alfa, necesaria para que el hígado realice su función de proveedor de glucosa a otros tejidos.
Trastornos metabólicos
Trastornos en el metabolismo del glucógeno dan origen a un grupo de enfermedades denominadas glucogénesis o Enfermedades de almacenamiento de glucógeno.
Son un conjunto de nueve enfermedades genéticas, la mayoría hereditarias que afectan la vía de formación del glucógeno y las de su utilización.
Estas enfermedades se caracterizan por la acumulación tisular de glucógeno, fundamentalmente en el tejido muscular, en el tejido hepático o en ambos. Cuando afectan el tejido muscular, la habilidad del músculo para realizar ejercicios es uno de los síntomas predominantes; la acumulación de glucógeno en el tejido hepático generalmente se traduce en daño de los hepatocitos y episodios de hipoglicemia severa. Otros órganos como el corazón, los riñones, los intestinos, también pueden ser afectados por glucogénesis
Existen diversos tipos de glucogénesis dependiendo de la enzima afectada.
Documentación
http://www.enciclopediasalud.com/
http://www.fmv-uba.org.ar
http://www.infoagro.com
http://ladiabetes.about.com
http://es.wikipedia.org/