Detrminacion Del Glucogeno En El Organismo

Introducción:

El glucógeno es la forma principal de almacenaje de carbohidratos en los animales, se encuentra en proporción mayor en el hígado (hasta 6%) y en el músculo, donde rara vez excede de 1%. Sin embargo, debido a su masa mayor, el músculo almacena tres a cuatro veces la cantidad de glucógeno que tiene el hígado como reserva. Al igual que el almidón, es un polímero ramificado de alfa-glucosa .(9)

En las células hepáticas, el glucógeno aparece en forma de grandes gránulos, constituidos por agrupaciones de simples moléculas, muy ramificadas, por lo que tiene un peso molecular muy elevado. A semejanza de la amilopectina, el glucógeno es un polisacárido de la D-glucosa con enlaces alfa 1-4, sin embargo, está más ramificado, y su molécula es más reducida que la amilopectina; las ramificaciones aparecen cada 8 a 12 residuos de glucosa.

El glucógeno puede aislarse de los tejidos animales digiriéndolos con disoluciones calientes de KOH en las que los enlaces no reductores alfa 1-4 y alfa 1-6 son estables. (5)

Importancia Biomédica del Glucógeno:

La función del glucógeno muscular es actuar como una fuente de fácil disponibilidad de unidades de hexosa para la glucólisis dentro del propio músculo. El glucógeno hepático sirve en gran parte para exportar unidades de hexosa para la conservación de la glucosa sanguínea, en particular entre comidas.

Después de 12 a 18 horas de ayuno, el hígado casi agota su reserva de glucógeno. El glucógeno muscular sólo disminuye de manera significativa después de ejercicio vigoroso prolongado. Puede inducirse un almacenaje mayor de glucógeno muscular con dietas ricas en carbohidratos después de la depleción por el ejercicio. Las "enfermedades por almacenamiento de glucógeno" son un grupo de trastornos hereditarios que se caracterizan por movilización deficiente del glucógeno y depósito de formas anormales del mismo, conduciendo a debilidad muscular e inclusive muerte. (9).

Molécula de Glucógeno:

(9) Murray, Robert K., Granner, Daryl K., Mayes, Peter, A. ,Rodwell, Víctor W.F. "Bioquímica de Harper". 1992. 14a. edición. Editorial: El Manual Moderno. Página 132

1. Metabolismo Bioquímico del Glucógeno

1.1. Digestión de Almidón y Glucógeno:

En los animales, la digestión del almidón y del glucógeno empieza en la boca, con la acción de la alfa-amilasa que se secreta en la saliva. Esta enzima rompe con los enlaces internos alfa 1-4 de ambos polímeros. En el intestino, la digestión continúa, facilitada por la alfa- amilasa secretada por el páncreas. Esta enzima degrada la amilosa a maltosa y un poco de glucosa. Sin embargo, solo degrada parcialmente la amilopectina y el glucógeno, porque no es capaz de romper los enlaces alfa 1,6 que se encuentran en los puntos de ramificación. El producto de la digestión completa de la amilopectina o del glucógeno por la alfa-amilasa se denomina dextrina límite, para continuar su degradación es necesaria la acción de una "enzima desramificante", la alfa 1-6 glucosidasa (también llamada isomaltasa). Esta acción expone un nuevo grupo de ramificaciones con enlaces alfa 1-4, que pueden ser atacadas por la alfa-amilasa, hasta alcanzar una nueva serie de ramificaciones con enlaces alfa 1-6.

El resultado final de la acción secuencial de estas dos enzimas es la degradación completa del almidón o glucógeno a maltosa y algo de glucosa. La maltosa se rompe hidrolíticamente por la maltasa, dando 2 moléculas de glucosa, que se absorbe a continuación al torrente circulatorio y se transporta a los diversos tejidos para su utilización. (7)

(7) Mathews, Christopher K. , Van Holde, K.E. "Bioquímica". 1998. 1a. edición. Editorial: Mc Graw Hill –Interamericana. Madrid, España. Página 522.

1.2. Movilización del Glucógeno:

Las principales reservas de glucógeno de los vertebrados se encuentran en el músculo esquelético y en el hígado. La degradación de estas reservas en energía utilizable, o movilización del glucógeno, requiere las rupturas fosforolíticas secuenciales de los enlaces alfa 1-4, catalizadas por la glucógeno fosforilasa. En las plantas, el almidón se moviliza de manera similar por la acción de la fosforilasa del almidón. Ambas reacciones liberan glucosa 1- fosfato a partir de los extremos no reductores del polímero de glucosa. La reacción de ruptura está ligeramente desfavorecida en condiciones estándar pero las concentraciones intracelulares relativamente elevadas de fosfato inorgánico hacen que esta reacción opere in vivo casi exclusivamente en la dirección de degradación, en vez de en la dirección de síntesis.

Al igual que la alfa-amilasa, las fosforilasas no son capaces de romper más allá de los puntos de ramificación alfa 1-6, de hecho, la ruptura se detiene a los cuatro residuos de glucosa de un punto de ramificación. El proceso desramificador requiere la acción de una segunda enzima llamada "desramificante" (alfa1-4 glucantransferasa), la cual cataliza dos reacciones. En primer lugar, está la actividad transferasa, en la que la enzima elimina tres de los residuos de glucosa restantes y transfiere este trisacárido intacto al extremo de alguna ramificación externa.

A continuación, el residuo de glucosa que queda unido aún a la cadena por un enlace alfa 1-6 se rompe por la actividad alfa 1-6-glucosidasa, que posee la misma enzima desramificadora. Ello da lugar a una molécula de glucosa libre y una ramificación de tres residuos de glucosa con enlaces alfa 1-4, esta ramificación que ha quedado ahora expuesta puede ser atacada por la fosforilasa. El resultado final de la acción de estas dos enzimas es la degradación completa del glucógeno a glucosa 1- fosfato (el producto final de la glucosa).

La importancia de almacenar energía de los hidratos de carbono en forma de un polímero altamente ramificado puede radicar en la necesidad del animal de generar energía de manera muy rápida, tras los estímulos apropiados. La glucógeno fosforilasa ataca los enlaces exoglucosídicos, es decir, rompe de manera secuencial a partir de los extremos no reductores. Cuantos más extremos de este tipo existen en un polímero con mayor rapidez puede movilizarse.

Para metabolizarse mediante la glucólisis, la glucosa 1- fosfato producida por la acción de la fosforilasa debe convertirse en glucosa 6-fosfato. Esta isomerización la lleva a cabo la fosfoglucomutasa. Desde el punto de vista de su mecanismo, esta reacción es similar a la de la fosfoglicerato mutasa, excepto que en la fosfoglucomutasa hay una fosfoserina en vez de una fosfohistidina en la enzima que reacciona con el sustrato.

La serina que lleva el grupo fosfato es excepcionalmente reactiva, como indica el hecho de que la fosfoglucomutasa, como la quimotripsina y otras proteasas de serina, se inhibe de forma irreversible por el diisopropilfluorofosfato.

Ambos procesos dan lugar a formas fosforiladas de glucosa,que no pueden salir de las células hepáticas. La conversión de glucosa libre se realiza mediante la acción de la glucosa –6-fosfatasa, que hidroliza la glucosa-6.fosfato a glucosa y ortofosfato. Esta enzima está presente también en el riñón y en el intestino. En cambio, el glucógeno muscular se utiliza principalmente como fuente de glucosa-6-fosfato para el catabolismo en las células musculares.

En consecuencia, en el músculo no hay glucosa-6-fosfatasa, como tampoco la hay en el cerebro, que depende casi exclusivamente de la glucosa de la sangre como principal fuente de energía. Ello garantiza que la glucosa-6-fosfato formada a partir del glucógeno no difunda hacia el exterior de estas células, puesto que, como se ha indicado antes, los azúcares fosfato no atraviesan con facilidad las membranas celulares.(7)

1.3 Síntesis del Glucógeno Hepático:

(6) Lynch,M.J., Rápale, S.S., Mellor, L.D., Spare, P.D., Inwood, M.J.H. "Métodos de Laboratorio" 1991. Tercera edición. Editorial: Interamericana, México,D.F. Página 554

La síntesis de glucógeno tiene lugar durante la fase posprandial de absorción, cuando la concentración de glucosa en la vena porta es superior a 150 mg/100ml, y en general cerca de 180mg/100ml durante la absorción activa. Se cree que no hay barrera para la entrada libre de glucosa a los hepatocitos; durante dicha fase de absorción, entran pues a las células del hígado grandes cantidades de glucosa. Este fenómeno inicia la síntesis de la enzima hepática específica de la fosforilación de glucosa llamada glucocinasa. Lo mismo hace la insulina, en tanto que el ayuno o la falta de insulina detienen la síntesis de glucocinasa. Sin embargo, la insulina desencadena un fenómeno de competición por parte de los músculos estriados, pues acelera la entrada de glucosa a las células de éstos, donde interviene en la fabricación de glucógeno. Es probable que, mientras se sintetiza glucocinasa, la hexocinasa inespecífica fosforila la glucosa en el hígado.

Pero el papel en conjunto desempeñado por la hexocinasa es mucho menor que el de la glucocinasa. Ambas enzimas transfieren fosfato del ATP al carbono 6 de la glucosa, pero el producto final (glucosa 6-fosfato) inhibe la hexocinasa. Mientras dura la absorción, la elevada cantidad de glucosa significa un alto nivel de glucocinasa, que forma bastante glucosa 6-fosfato para invertir el equilibrio habitual entre glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato, normalmente de 19 a 1, que corresponde

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