Resumen de Metabolismo del Glucógeno y Ruta Pentosa Fosfato

## Introducción El glucógeno es el polisacárido de reserva de glucosa en animales. Su metabolismo —síntesis (glucogénesis) y degradación (glucogenólisis)— permite almacenar y liberar glucosa de forma rápida según las necesidades energéticas y de mantenimiento de la glucemia. En este material repasaremos la estructura, rutas de síntesis y degradación, regulación y algunas patologías relacionadas. > **Definición:** El glucógeno es un polisacárido ramificado formado por residuos de D-glucosa unidos por enlaces $\alpha(1\rightarrow4)$ con ramificaciones $\alpha(1\rightarrow6)$. ## Estructura y función del glucógeno - El glucógeno se organiza en gránulos intracelulares que contienen enzimas para su síntesis y degradación. - Posee un extremo reductor y múltiples extremos no reductores. > **Definición:** Los extremos no reductores son los puntos terminales donde se agregan o quitan residuos de glucosa; múltiples extremos aceleran síntesis y degradación. Ventajas de almacenar glucosa como glucógeno: - Reserva energética disponible rápidamente. - No causa problemas osmóticos como la glucosa libre. - Movilización más rápida que los triacilglicéridos; además, los lípidos no son sustratos para la gluconeogénesis y no pueden usarse en anaerobiosis. Did you know que almacenar glucosa libre en la célula provocaría la entrada masiva de agua y lisis celular por presión osmótica? Por eso se polimeriza en glucógeno. ## Síntesis de glucógeno (glucogénesis) ### Paso a paso 1. Partimos de $\text{glucosa-6-fosfato}$. 2. Fosfoglucomutasa convierte $\text{G-6-P}$ en $\text{G-1-P}$. 3. $\text{G-1-P}$ se activa mediante reacción con UTP formando UDP-glucosa: $$\text{G-1-P} + \text{UTP} \rightarrow \text{UDP-glucosa} + \text{PP}_i$$ (enzima: UDP-glucosa pirofosforilasa). El pirofosfato $(\text{PP}_i)$ se hidroliza inmediatamente, desplazando la reacción. 4. La glucógeno sintasa añade la glucosa desde UDP-glucosa al extremo no reductor de una cadena existente: $$\text{UDP-glucosa} + \text{glucógeno}_n \rightarrow \text{glucógeno}_{n+1} + \text{UDP}$$ 5. La UDP se re-fosforila a UTP mediante nucleósido difosfoquinasa utilizando ATP. > **Reacción global simplificada:** $$\text{G-6-P} + \text{ATP} + \text{glucógeno}_n + H_2O \rightarrow \text{glucógeno}_{n+1} + \text{ADP} + 2\text{Pi}$$ ### Ramificación - La glucógeno sintasa solo forma enlaces $\alpha(1\rightarrow4)$. La enzima ramificante (branching enzyme) toma una cadena de ~7 residuos y crea un enlace $\alpha(1\rightarrow6)$ generando un nuevo punto de ramificación. - Las ramificaciones aumentan el número de extremos no reductores, acelerando la síntesis y la degradación. > **Definición:** Glucogenina es una proteína con actividad autocatalítica que inicia la síntesis del núcleo del glucógeno al unir residuos de glucosa desde UDP-glucosa. ### Consideraciones energéticas - La activación en forma de UDP-glucosa y la hidrolisis de $\text{PP}_i$ hacen que la síntesis sea termodinámicamente favorable. ## Degradación del glucógeno (glucogenólisis) ### Paso a paso 1. La glucógeno fosforilasa realiza una fosforólisis (no hidrolisis): $$\text{glucógeno}_n + \text{Pi} \rightarrow \text{G-1-P} + \text{glucógeno}_{n-1}$$ 2. La fosfoglucomutasa convierte $\text{G-1-P}$ en $\text{G-6-P}$. - La glucógeno fosforilasa solo actúa sobre enlaces $\alpha(1\rightarrow4)$ y se detiene cerca de las ramificaciones. - La enzima desramificante (bifuncional: actividad transferasa y $\alpha(1\rightarrow6)$ glucosidasa) completa la degradación permitiendo la liberación de glucosa ligada al punto de ramificación. > **Definición:** Fosforólisis es la ruptura de un enlace glucosídico usando $\text{Pi}$ en lugar de agua, produciendo un azúcar fosforilado (p. ej. $\text{G-1-P}$). Aplicación fisiológica según órgano: - Hígado: convierte $\text{G-6-P}$ en glucosa libre (mediante glucosa-6-fosfatasa) para mantener la glucemia. - Músculo: convierte $\text{G-6-P}$ en energía vía glicólisis para producir ATP; no libera glucosa a