El glucógeno es un polímero altamente ramificado de glucosa que sirve como la principal reserva energética a corto plazo en animales. Se almacena principalmente en el hígado y el músculo esquelético, donde puede movilizarse rápidamente para mantener los niveles de glucosa en sangre o alimentar la contracción muscular.
Estructura del Glucógeno
El glucógeno es un homopolímero de glucosa unido por enlaces alfa-1,4-glucosídicos con enlaces alfa-1,6-glucosídicos en los puntos de ramificación que ocurren cada 8 a 14 residuos. El alto grado de ramificación proporciona múltiples extremos no reductores para una liberación rápida de glucosa. La partícula de glucógeno se organiza alrededor de una proteína central llamada glucogenina, que inicia la síntesis de glucógeno.
Glucogénesis
La glucogénesis es el proceso de síntesis de glucógeno. Comienza con la conversión de glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato por la fosfoglucomutasa. La glucosa-1-fosfato luego reacciona con UTP para formar UDP-glucosa, catalizada por la UDP-glucosa pirofosforilasa. La UDP-glucosa sirve como el donante activado de glucosa.
La glucógeno sintasa añade unidades de glucosa de la UDP-glucosa al extremo no reductor de una cadena creciente de glucógeno, formando enlaces alfa-1,4. Cuando la cadena alcanza unos 11 residuos, la enzima ramificadora transfiere un segmento de 6 a 8 unidades de glucosa a una posición interior, creando un punto de ramificación alfa-1,6. Este ciclo de elongación y ramificación construye la estructura característica del glucógeno en forma de árbol.
Glucogenólisis
La glucogenólisis es la degradación del glucógeno para liberar glucosa. La glucógeno fosforilasa rompe los enlaces alfa-1,4 usando fosfato inorgánico, produciendo glucosa-1-fosfato. Esta es la enzima limitante de la glucogenólisis y existe en formas activa e inactiva. La enzima desramificadora tiene dos actividades: transfiere una unidad de trisacárido de una rama a un extremo no reductor cercano, y rompe el enlace alfa-1,6 para liberar glucosa libre. La acción combinada de la glucógeno fosforilasa y la enzima desramificadora produce aproximadamente 90% de glucosa-1-fosfato y 10% de glucosa libre.
La glucosa-1-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato por la fosfoglucomutasa. En el hígado, la glucosa-6-fosfatasa convierte la glucosa-6-fosfato en glucosa libre para su liberación al torrente sanguíneo. El músculo carece de glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa-6-fosfato derivada del glucógeno entra directamente en la glucólisis.
Regulación Hormonal
El metabolismo del glucógeno está estrechamente regulado por hormonas que responden a los niveles de glucosa en sangre. La insulina estimula la glucogénesis activando la glucógeno sintasa mediante desfosforilación e inhibiendo la glucógeno fosforilasa. El glucagón (en el hígado) y la epinefrina (en el músculo y el hígado) estimulan la glucogenólisis activando la glucógeno fosforilasa a través de una cascada de fosforilación dependiente de AMPc, proporcionando glucosa para los tejidos y sustrato para la gluconeogénesis.
Enfermedades de Almacenamiento de Glucógeno
Los defectos en las enzimas del metabolismo del glucógeno causan enfermedades de almacenamiento de glucógeno. La enfermedad de Von Gierke resulta de la deficiencia de glucosa-6-fosfatasa, causando hipoglucemia severa y acumulación de glucógeno en el hígado. La enfermedad de McArdle implica una deficiencia de glucógeno fosforilasa muscular, provocando intolerancia al ejercicio y calambres musculares. La enfermedad de Pompe es causada por la deficiencia de alfa-1,4-glucosidasa lisosomal, resultando en miocardiopatía fatal en bebés.
