Glucogenólisis o Degradación de Glucógeno
El glucógeno con n glucosas (n G) va a perder 1 G → glucógeno (n-1 G). La glucosa se libera fosforilada como G1P, por tanto, se necesita energía para fosforilarla, que en este caso será un fosfato inorgánico (Pi).
La rotura del enlace α(1→4) glucosídico no se produce por hidrólisis (por agua), sino por fosforólisis (por fosfato). Por eso, la enzima que cataliza la degradación del glucógeno se llama glucógeno fosforilasa, la más importante, y la cual necesita como coenzima al piridoxal fosfato (PLP), que deriva de la vitamina B6 (piridoxina).
Esta reacción en la célula es totalmente irreversible porque el nivel de Pi con relación al de G1P es muy alto. Si el nivel de Pi es muy alto, la reacción se desplaza hacia la derecha.
Para que sea eficaz la degradación, el nivel de Pi tiene que ser alto; si no, no se puede degradar.
La G1P se transforma en G6P mediante la enzima fosfoglucomutasa.
A partir de aquí, seguirá un camino distinto según se encuentre en hígado o músculo, pues la finalidad del producto (glucosa) será distinta: hígado → plasma y músculo → glucólisis (energía).
(1) Hígado
La G6P se defosforila en el hígado a glucosa mediante la enzima G6Fosfatasa (enzima que no tiene el músculo) y se envía inmediatamente a plasma.
(2) Músculo
Si la glucosa se ha originado en el músculo esquelético (finalidad del glucógeno muscular: propio consumo), cuando se esté realizando ejercicio, envía la G6P a glucólisis para producir energía.
Como podemos observar, este mecanismo de almacenamiento de glucosa es tremendamente beneficioso, pues ni siquiera hará falta gastar energía para fosforilar la glucosa, pues esta ya entra fosforilada a la glucólisis (la mayor parte de la glucosa se libera fosforilada).
Enzima Desramificante: (1) Glucosil-transferasa y (2) α(1→6) Glucosidasa
La enzima glucógeno fosforilasa va acortando las ramas, pero cuando quedan 4 G ya no puede degradar más. Puede degradar glucógeno hasta llegar a una estructura formada por ramas cortas de 4 G, la dextrina límite.
La glucógeno fosforilasa tiene un límite en su actuación: solo puede degradar ramas de más de 4 G por ramificación y, por tanto, no puede romper enlaces α(1→6).
Por lo que, si necesitamos degradar más, tendrá que emplearse otra enzima auxiliar, la enzima desramificante.
- Es una enzima bifuncional, por lo que tiene dos actividades:
1. Glucosil-transferasa
Transfiere un grupo de 3 glucosas (de una de las ramas de 4 G) a un extremo no reductor de la molécula o de otra molécula.
2. α(1→6) Glucosidasa
(La verdadera desramificante): rompe el enlace α(1→6) glucosídico liberándose la glucosa libre, y es realmente la que elimina la rama.
¡OJO! Esa glucosa es la única que se libera libre, la del punto de desramificación; el resto se libera como glucosa fosforilada (G6P).
Ahora la enzima glucógeno fosforilasa ya puede seguir eliminando glucosas hasta llegar de nuevo a 4 G.
Glucogenogénesis o Síntesis de Glucógeno
El mecanismo es el mismo pero al revés: ir añadiendo glucosas a un extremo no reductor.
La glucosa tiene que estar activada, y los azúcares se activan con UDP (uniéndose a él). Recordemos que la formación del enlace O-glicosídico requiere energía, por eso los azúcares deben entrar activados, y esta activación es proporcionada por el UDP.
La enzima que cataliza la adición de glucosas es la glucógeno sintasa, y al igual que la glucógeno fosforilasa, lo hará de forma irreversible, es decir, solo en el sentido de síntesis del glucógeno (hacia la derecha). La reacción se desplaza hacia la derecha porque:
- El UDP no participa en muchas reacciones metabólicas, así que inmediatamente con ATP se transforma en UTP, que es el que nos sirve para activar a la glucosa, así que esto desplaza la reacción a la derecha.
- El pirofosfato inorgánico (PPi) en la célula inmediatamente se hidroliza a 2 Pi, ya que lo necesitamos como fosfato inorgánico, no como pirofosfato. Esta hidrólisis/defosforilación del PPi → 2 Pi es catalizada por la enzima pirofosfatasa.
En conclusión, la reacción es irreversible y se desplaza a la derecha porque el UDP inmediatamente lo eliminamos (el que activa a la glucosa es el UTP), y el PPi inmediatamente se hidroliza a Pi; por lo que ambos contribuyen a que sea irreversible.
- Motivo directo: eliminar UDP
- Motivo indirecto: elevada cantidad de Pi (hidrolizar PPi → 2 Pi)
Enzima Ramificante: α(4→6) Glucosil-transferasa
La enzima glucógeno sintasa es capaz de formar enlaces α(1→4) pero no enlaces α(1→6), por lo que no puede formar ramas, así que necesitará una enzima auxiliar que, por analogía con la desramificante, se llama enzima ramificante.
- Actividad enzimática (solo 1 función): α(4→6) glucosil-transferasa
- Coge un bloque de 7 glucosas de una rama de glucógeno que al menos tenga 11 G (es decir, si la rama tiene < 11 G no podrá coger el bloque de 7 G) hidrolizando un enlace α(1→4) para separar el bloque de 7 G.
- Traslada el bloque de 7 G a otro punto de la molécula de glucógeno, pero formando una rama, y por tanto un enlace α(1→6). ¡OJO! Una rama que diste al menos 4 glucosas de otra ramificación.
En resumen, condiciones que ha de cumplir esta enzima:
- Coger 7 G de un bloque de al menos 11 G (para lo que se hidroliza un enlace α(1→4)).
- Formar una ramificación (enlace α(1→6)) que diste al menos 4 G de otra ramificación.