El documento describe los mecanismos de regulación del metabolismo del glucógeno en el hígado y músculo. El glucógeno se almacena en estas células y su síntesis y degradación están reguladas por las enzimas glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa a través de mecanismos de regulación covalente y alostérica. Estas enzimas son activadas o desactivadas por fosforilación mediada por segundos mensajeros como el AMPc y cascadas enzimáticas, controlando así la glucogenolis

1. Aaron Llerena Arroyo
Yosely Bustamante Chuquin
Angela Reynoso Villarrubia
Rosita Riega Mejía
Angie Zacarias Cadillo
MECANISMOS DE REGULACIÓN
DEL METABOLISMO DEL
GLUCÓGENO
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Universidad del Perú. Decana de América.
Facultad de Farmacia y Bioquímica
Escuela Profesional de Ciencia de los Alimentos

2. TABLA DE
CONTENIDO
01 INTRODUCCIÓN
02 MARCO TEÓRICO
03 CONCLUSIONES
04 REFERENCIAS

3. El glucógeno es un almacén de glucosa
rápidamente movilizable. Se almacena en el
citosol en forma de gránulos. Es un polímero de
residuos de glucosa muy grande y ramificado, cuya
función es regular el nivel de glucosa en sangre y
suministrar ante la actividad muscular. Se
almacenan en el hígado (hasta 10% de cc) y el
músculo esquelético (hasta 1 a 2% de cc)
Está unida por dos tipos de enlaces, linealmente
por enlaces glucosídico α-1,4 y formando
ramificaciones por enlaces glicosídicos α-1,6.
Presenta un proceso de síntesis y degradación
que son regulados por la enzima fosforilasa,
mediante regulación alostérica y la modificación
covalente reversible.
I. INTRODUCCIÓN

4. 2.1. REGULACIÓN
METABÓLICA
Los procesos metabólicos suelen dividirse en rutas metabólicas que se
entrelazan con las demás rutas en una red multidimensional de reacciones.
Están reguladas en función de unas necesidades cambiantes, está compuesta
por una serie de etapas, cada una catalizada por una enzima para que la ruta
sea más o menos rápida. A esta enzima se le denomina enzima reguladora.
Existen infinidad de rutas, algunas pueden ir en sentidos opuestos, por lo
cual el metabolismo ha de estar coordinado a nivel celular.
II. MARCO
TEÓRICO
REGULACIÓN METABÓLICA DEL GLUCÓGENO
➔ Enzimas:
● Glucógeno sintasa
● Glucógeno fosforilasa
➔ Mecanismos de regulación:
● Covalente
● Alostérica

5. Polímero de almacen,
ramificado de
α-d-glucosa
GLUCÓGENO ENZIMAS
FUENTES
en hígado y músculos,
y mínimamente en el
cerebro.
-Glucógeno fosforilasa
-Glucógeno sintasa
Regulación hormonal
2.2. METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
Almacena glucosa y la
exporta a la sangre
Proporciona glucosa
1-fosfato para glucólisis
Glucógeno hepático Glucógeno muscular

6. Mientras que la forma fosforilada de la
glucógeno fosforilasa es la activa, la
glucógeno sintasa es inactiva, por lo que a
través de fosforilación o desfosforilación,
se favorece o dificulta la glucogenólisis o
glucogénesis.
La fosforilación de ambas enzimas está
mediada por el sistema en cascada
dependiente del AMPc.
Una hormona, como la adrenalina, a través
de la proteína quinasa A, puede fosforilar y
activar proteínas como la glucógeno
fosforilasa quinasa, que, a su vez, es el
catalizador que fosforila a la glucógeno
fosforilasa y a la glucógeno sintasa
activandola.
2.2. METABOLISMO DEL
GLUCÓGENO

7. 2.2.1. GLUCOGÉNESIS
La glucogénesis comienza cuando la glucosa se fosforila hacia glucosa 6-fosfato, catalizado por la
hexocinasa en el músculo y la glucocinasa en el hígado. Se isomeriza hacia glucosa 1-fosfato mediante la
fosfoglucomutasa. A continuación, la glucosa 1-fosfato reacciona con uridina trifosfato (UTP) para formar el
nucleótido activo uridina difosfato glucosa (UDPGlc) y pirofosfato, catalizado por la UDPGlc
pirofosforilasa. La glucógeno sintasa cataliza la adición de residuos de glucosa de la UDP-glucosa al
extremo no reductor del glucógeno. La reacción procede en la dirección de la formación de UDPGlc porque
la pirofosfatasa cataliza la hidrólisis de pirofosfato hacia 2 × fosfato, produciendo glucogeno

8. 2.2.2. GLUCOGENÓLISIS
La enzima glucógeno fosforilasa cataliza la división fosforolítica de los enlaces α 1 → 4 del glucógeno
para dar glucosa 1-fosfato. La glucógeno fosforilasa requiere fosfato de piridoxal como su coenzima. Los
residuos glucosilo terminales se eliminan de manera secuencial hasta que quedan a uno u otro lado de una
rama α 1 → 6. La enzima desramificadora tiene dos sitios catalíticos separados por cadena polipeptídica
única que son la glucano transferasa que transfiere una unidad de trisacárido de una rama a la otra y la
1,6-glucosidasa que cataliza la hidrólisis del enlace de glucógeno 1 → 6 para liberar glucosa libre. Se da la
acción adicional de fosforilasa que lleva a la desintegración completa del glucógeno.

9. 2.3. Un equilibrio de las actividades entre la glucógeno sintasa y
la fosforilasa regulan el metabolismo del glucógeno.
Al mismo tiempo que la
fosforilasa es activada
por un aumento de la
concentración de cAMP
(por medio de la
fosforilasa cinasa), la
glucógeno sintasa es
convertida en la forma
inactiva; ambos efectos
están mediados por la
proteína cinasa
dependiente de cAMP.

10. 2.4 Regulación de la glucógeno fosforilasa
Glucógeno fosforilasa
Glucogenolisis Mecanismos de regulación
Rompe los enlaces α-1,4-glucosídico Modulación Covalente Alostérico

11. 2.4.1. Regulación covalente
La enzima glucógeno
fosforilasa muscular existe 2
formas: la forma a (activa) y la
forma b (inactiva). Estas
formas son inconvertibles
enzimáticamente.
La forma b puede fosforilarse: el grupo OH del
residuo de la serina de ambas subunidades puede ser
fosforilado por la acción catalítica de la enzima
glucógeno fosforilasa quinasa
La forma a puede de nuevo transformarse en la
forma b, por la separación hidrolítica de los
grupos fosfatos, reacción catalizada por las
fosfoproteínas fosfatasas.

12. 2.4.1. Regulación covalente
La fosforilasa quinasa es un complejo enzimático
compuesto por 4 moléculas.
Las subunidades α y β pueden fosforilarse y de
hecho estarlo para que la enzima sea activa..
La subunidad δ es también importante en la
activación de la enzima; esta subunidad δ es
conocida como calmodulina.
La calmodulina es una proteína modulada por iones Ca+2

13. 2.4.1. Regulación covalente
La proteína quinasa dependiente de AMPc es la
principal responsable de la activación por fosforilación
de la fosforilasa quinasa.
Estructuralmente consta de 2 subunidades catalíticas y 2
reguladoras.. El AMPc se une a las 2 subunidades
reguladoras con lo cual éstas se separan de las catalíticas,
las que a su vez se tornan activas.

15. 2.4.1. Regulación covalente
La fosfoproteína fosfatasa-1. en el músculo,
sólo es activa cuando está unida al glucógeno
mediante la proteína fijadora del glucógeno, G.
La actividad de la proteína fosfatasa-1 y su
afinidad por la subunidad G, dependen de su
fosforilación en 2 sitios diferentes...
La fosforilación del sitio 1 por una proteína quinasa activada por la insulina, provoca la
activación de la fosfoproteína fosfatasa-1; mientras que la fosforilación del sitio 2 por la
proteína quinasa dependiente de AMPc, provoca la liberación de la subunidad c al citoplasma,
donde no puede desfosforilar a las enzimas involucradas en el metabolismo del glucógeno.

16. Por otra parte, en el citosol, la fosfoproteína
fosfatasa-1 resulta inhibida por su unión al
inhibidor de la fosfoproteína fosfatasa-1
(inhibidor-1). La regulación de la actividad del
inhibidor-I depende de AMPc y de Ca+2.
2.4.1. Regulación covalente
Si aumenta la concentración del nucleótido cíclico se
activa la proteína quinasa, y fosforila y activa al
inhibidor-1.
Si la concentración de iones de calcio se
eleva, se activa la proteína fosfatasa 2B quc
desfosforila e inactiva a dicho inhibidor.

17. 2.4.2. Regulación alostérica
El AMP favorece el paso de la fosforilasa b a su forma relajada (R), más
activa,en tanto que el ATP y la glucosa-6-(P) favorecen el paso a la forma
tensa (T), inactiva.
La forma T de la fosforilasa es la que
experimenta regulación por modulación
covalente, y puede, al fosforilarse, por la
acción de la fosforilasa quinasa
La fosforilasa a tiende a adoptar su forma alostérica
activa R, a menos que exista una elevada concentración
de glucosa, molécula que activa como efector negativo.

18. 2.4.2. Regulación alostérica

19. 2.4.3. Cascada enzimática del glucógeno
fosforilasa
Proteína Quinasa A es activada
por la elevación de los niveles de
AMP cíclico, producidos por:
Adrenalina (epinefrina) en
músculo: ejercicio
Glucagón en hígado: ayuno
Cuando la epinefrina se une a su receptor en una
célula muscular (un tipo de receptor acoplado a
proteína G), dispara una cascada de transducción de
señales que involucra la producción de un segundo
mensajero: la molécula de AMP cíclico (AMPc).
Esta cascada conduce a la fosforilación —la adición
de un grupo fosfato— de dos enzimas metabólicas, lo
que induce un cambio en su actividad.
La adrenalina, distinta de la hormona peptídica
glucagón, es una catecolamina y por tanto debe unirse
a un receptor adrenérgico, de tipo beta.

20. ● Segundo mensajero o nucleótido
● Acción de la enzima adenilato ciclasa a partir
de ATP
● Molécula de señalización lleva a activar la
proteína quinasa A
Adenosin monofosfato ciclico
AMPc

21. Unión de un ligando extracelular a un
receptor acoplado a proteína G
Regulación de las isoformas de AC, y
activación de dominio catalítico.
Activación de la adenilato ciclasa:
Cataliza la formación de AMPc a partir
de ATP.
Cascada enzimatica

22. ● El AMPc activa proteína quinasa
● Proteína quinasa cataliza fosforilación de la fosforilasa b quinasa.
● Fosforilasa b quinasa-P fosforila a la fosforilasa “b” hasta la fosforilasa “a”

23. 2.4.4. El control de la glucógeno fosforilasa difiere
entre el hígado y el músculo
En ambos tejidos, la enzima es activada por fosforilación catalizada por la
fosforilasa cinasa (para dar fosforilasa a) y desactivada por desfosforilación
catalizada por la fosfoproteína fosfatasa (para dar fosforilasa b), en respuesta
a señales hormonales y de otros tipos.
Glucogenolisis en el músculo
● El músculo aprovecha su reserva ante la menor falta de energía.
● Su producto final es la glucosa-6-P para consumo “interno”.
● Estimulada por la Adrenalina ante estados de stress.

24. 2.4.4. El control de la glucógeno fosforilasa difiere
entre el hígado y el músculo
La función del glucógeno en el hígado es proporcionar glucosa libre para
exportación a fin de mantener la concentración de glucosa en la sangre, y en el
músculo es proporcionar una fuente de glucosa 6-fosfato para glucólisis en
respuesta a la necesidad de ATP para la contracción muscular.
El hígado responde ante la hipoglicemia. Su producto final es la glucosa
libre (por acción de la enzima glucosa-6- fosfatasa), tanto para consumo
interno como para exportarla a la sangre. Estimulada por el Glucagón ante
estados de ayuno y por la Adrenalina en momentos de Stress
Glucogenolisis en el Hígado

25. 2.4.4. El control de la glucógeno fosforilasa difiere
entre el hígado y el músculo
La fosforilasa a activa en ambos tejidos es inhibida de manera
alostérica por el ATP y la glucosa 6-fosfato
La fosforilasa muscular difiere de la isoenzima hepática por cuanto
tiene un sitio de unión para 5ʹ AMP
El 5ʹ AMP actúa como una potente señal del estado de energía de la
célula muscular; se forma a medida que la concentración de ADP se
incrementa
Como resultado de la reacción de adenilato cinasa: 2 × ADP ↔ATP + 5ʹ
AMP.

26. 2.5. REGULACIÓN DEL GLUCÓGENO SINTASA
Forma enlaces α-1,4-glicosídicos.
Glucógeno sintasa
Mecanismos de regulación
Modulación Covalente Alostérico
Glucogenogenesis

27. 2.5.1. Regulación covalente
La forma b, fosfatada, inactiva,
también llamada forma D.
La forma a, no fosfatada, que es
la activa o forma l.
La proteína quinasa dependiente
de AMPc cataliza su fosforilación.
La fosfoproteína fosfatasa-1
participa en su desfosforilación.

28. 2.5.1. Regulación covalente
Cada
subunidad de
la glucógeno
sintasa de
músculo
esquelético
puede ser
fosforilada en
al menos 9
residuos
diferentes de
serina.
Existen varias quinasas

29. 2.5.1. Regulación covalente
La desfosforilación
catalizada, por las fosfatasa
tipo 1, 2 A.
La subunidad con actividad
fosfatasa se activa por
fosforilación en el sitio 1 por
la proteína quinasa
dependiente de insulina. Si la
subunidad C se une a la
proteína inhibidor-2 se
inactiva.

30. 2.5.2. Regulación alostérica
La glucosa-6-(P) actúa como efector positivo sobre la forma b,
activandola.
Esta acción de la glucosa-6-(P) resulta contrarrestada por el AMP
, el ADP
,
la fosfocreatina y otros metabolitos.
El glucógeno ejerce una acción inhibitoria sobre su propia síntesis,
aunque el mecanismo por el cual ello ocurre no está claro; se plantean 2
posibilidades:
1. El glucógeno torna a la glucógeno sintasa mejor sustrato para
las quinasas.
2. El glucógeno inhibe la desfosforilación de esta enzima.

31. 2.5.2. Regulación alostérica
Si se acumula glucógeno prevalece la forma b de la glucógeno sintasa.
En ciertas condiciones se ha demostrado la movilización de glucógeno
sin gran conversión de la glucógeno fosforilasa b en a; mas bien parece
un efecto debido a la disminución de la concentración de ATP y de
glucosa-6-(P) y al aumento de AMP
.

32. 2.5.3. Cascada enzimática de la glucógeno sintasa
El glucógeno sintasa, al igual que la glucógeno fosforilasa,
forma parte de una cascada enzimática.
En el caso de la glucógeno sintasa, la misma señal
provoca un efecto totalmente opuesto, esto es, la
inactivación de la enzima, también por fosforilación.
El incremento de la concentración de AMPc activa a la
proteína quinasa, la cual fosforila directamente al glucógeno
sintasa y, por lo tanto,la pasaría a su forma inactiva.

33. 2.5.3. Cascada enzimática de la glucógeno sintasa

34. 2.6. Regulación hormonal
Las principales hormonas que actúan
sobre el metabolismo del glucógeno
hepático y muscular son:
● Adrenalina
● Glucagon
● Insulina
Adrenalina, es secretada por la médula
suprarrenal. Es liberada principalmente por
estímulos nerviosos ante situaciones de
intensa tensión emocional (estrés)
Glucagón, secretada por el páncreas,
sintetizado por las células alfa. La señal
metabólica que induce la liberación de
glucagón es la hipoglicemia.
Insulina, secretada por el páncreas, de
naturaleza proteica y sintetizada por las
células beta. El aumento de glucosa en la
sangre (Hiperglucemia) será la señal
para la liberación de insulina a la sangre
por el páncreas.

35. III. CONCLUSIONES
Las dos principales enzimas del metabolismo del glucógeno son glucógeno
fosforilasa y glucógeno sintasa,que se caracterizan por poseer varias subunidades,
ser modificables alostéricamente y sufrir fosforilaciones/desfosforilaciones que son
reguladas hormonalmente. Ello permite que una señal metabólica ejerza efectos
opuestos simultáneos sobre ambas enzimas, produciéndose glucogenólisis y
glucogénesis .
El glucógeno es un polímero de almacén de glucosa muy grande y ramificado, que es
rápidamente movilizable. Tiene como función regular el nivel de glucosa en sangre y
suministrar ante la actividad muscular . Los principales sitios de almacenamiento de
glucógeno son el hígado y el músculo esquelético.
La regulación metabólica del glucógeno se lleva a acabo sobre las enzimas
glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa, donde ambas enzimas tienen 2
mecanismos de regulación, una Covalente que se da por fosforilación y otra
Alostérica, mediante la acción de compuestos que se unen a centros alostéricos y
modulan la actividad enzimática

36. III. CONCLUSIONES
La forma fosforilada de la glucógeno fosforilasa es la activa, para la glucógeno sintasa
sucede lo contrario, por lo que a través de los mecanismos de fosforilación o
desfosforilación, se favorece o dificulta la glucogenólisis o glucogénesis. La fosforilación de
ambas enzimas está mediada por el sistema en cascada dependiente del AMPc. Una
hormona, como la adrenalina, en el músculo o el glucagón en el hígado, a través de la
proteína quinasa.
La glucógeno sintasa es responsable de la mayor parte de síntesis de glucógeno
mediante la formación de enlaces α-1,4-glicosídicos con UDP-glucosa como donador de
glucosilo. Esta enzima posee mecanismos de regulación alostérico y covalente, y este
último forma parte de una cascada enzimática que provoca una amplificación de la señal.
Mientras que la alostérica se enfoca en el control de las actividades enzimáticas para
ajustar el metabolismo a las necesidades de la célula.
Las principales hormonas que actúan sobre el metabolismo del glucógeno hepático y
muscular son la adrenalina, el glucagón y la insulina. La señal metabólica que induce la
liberación de glucagón por el páncreas es la hipoglicemia. La adrenalina es liberada por
estrés. El glucagón actúa en el hígado, mientras que la adrenalina en el músculo, aunque se
sabe que puede presentar un efecto menor en el hígado.

37. IV.
REFERENCIAS
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intermediario y su regulación. 4a ed. La Habana: Ed Ciencias Médicas; 1995.
p. 721-738.
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Bioquímica. 4a ed. México DF: Ed Pearson Educación; 2008.
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2006 Ago [citado 2021 Mar 20] ; 33(2): 135-141. Disponible en:
https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-75182006
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4. Nelson D L, Cuchillo-Foix CM, Lehninger AL, Cox MM. Lehninger: Principios
De Bioquímica. 4a ed. Barcelona: Omega, 2005. p. 595
5. Murray R, Bender D, Botham K, Kennelly P
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. Harper
Bioquímica Ilustrada. 29a ed. México DF: Ed McGraw Hill; 2013. p. 178-185.
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Bioquímica y Biología Molecular para Ciencias de la Salud. 3a ed. España:
Ed McGraw-Hill Interamericana; 2005. p. 241-242.
7. Roach PJ, Depaoli-Roach AA, Hurley TD, Tagliabracci VS. Glycogen and its
metabolism: some new developments and old themes. Biochem J
[Internet]. 2012 [citado 21 marzo 2021];441(3):763-787. doi:10.1042/BJ20111416
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2021]. Disponible en: https://www.uv.es/marcof/Tema19.pdf