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TEMA 9 - METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
• El glucógeno es un polisacárido de reserva energética formado por cadenas de glucosa
ramificadas. Es una molécula muy grande que puede llegar a contener
aproximadamente 120000 residuos de glucosa. Su función es proporcionar glucosa de
manera rápida cuando se necesita energía.
• Los órganos capaces de almacenar la glucosa como glucógeno son principalmente el
hígado y los músculos. En las células de estos órganos se producen dos vías
metabólicas:
• Glucogenogénesis: es la síntesis de glucógeno por ingreso de glucosa a una
molécula de glucógeno ya formada.
• Glucogenolisis: es la salida de glucosa de la molécula de glucógeno.
• El glucógeno está formado por residuos de glucosa unidos por enlaces glicosídicos de
tipo (14) formando cadenas. De las cadenas salen ramas por medio de enlaces
glicosídicos de tipo (16).
Tomado de Lieberman, L., Marks, A., Peet A. (2013) Marks’ Basic Medical Biochemistry (p.
513). Philadelphia, PA: Lippincott, Williams & Wilkins.
Glucogenogénesis
• Es la vía de síntesis de glucógeno por medio de la cual se añade residuos de glucosa a
una molécula de glucógeno ya formada. Las moléculas de glucógeno se forman
originalmente usando una proteína especial como núcleo para formar la primera cadena
y luego solamente se añaden más residuos de glucosa.
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• El residuo de glucosa que se va a añadir primero forma un intermediario llamado UDP-
glucosa. De esta molécula sale la glucosa y se une por un enlace glicosídico al extremo
del glucógeno en una reacción catalizada por la enzima glucógeno sintasa. De esta
forma la molécula de glucógeno queda con un residuo de glucosa más de lo que tenía
antes de la reacción.
UDP-glucosa + Glucógeno de n número de glucosas
Glucógeno sintasa
Glucógeno de n+1 número de glucosas
UDP
Glucogenolisis
• La glucogenolisis es la vía metabólica que permite que salgan residuos de glucosa de la
molécula de glucógeno. Sin embargo, en esta vía el producto no es la glucosa sino la
glucosa fosforilada en el carbono 6, es decir glucosa 6-fosfato (G6P).
• La primera reacción consiste en la salida de una glucosa de un extremo del glucógeno y
la fosforilación de esta glucosa en el carbono 1. Esta reacción es catalizada por la
glucógeno fosforilasa. Luego el grupo fosfato pasa al carbono 6 produciéndose la
glucosa 6-fosfato.
Glucógeno de n número de glucosas + fósforo
Glucógeno fosforilasa
Glucógeno de n-1 número de glucosas + Glucosa 1-fosfato
Fosfoglucomutasa
Glucosa 6-fosfato
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Destino de la glucosa 6-fosfato
• El destino de la glucosa 6-fosfato que sale del glucógeno por la glucogenolisis es
distinto en los hepatocitos y en las células musculares. Esto se debe a que los
hepatocitos expresan la enzima glucosa 6-fosfatasa capaz de producir glucosa a partir
de la glucosa 6-fosfato mientras que las células musculares no la expresan.
• En los hepatocitos, la glucosa 6-fosfato producto de la glucogenolisis se convierte en
glucosa en una reacción catalizada por la glucosa 6-fosfatasa. Esta glucosa sale del
hepatocito por los transportadores GLUT-2 y de esta manera contribuye a subir la
glicemia cuando está baja para que puedan obtener energía otros órganos,
especialmente el cerebro y los eritrocitos que dependen casi exclusivamente de la
glucosa como fuente de energía.
• En las células musculares no se expresa la glucosa 6-fosfatasa, por lo que la glucosa 6-
fosfato producto de la glucogenolisis no puede convertirse en glucosa y salir de la
célula, sino que sigue por la vía de la glicólisis para producir energía. Por lo tanto, la
reserva de glucógeno de la célula muscular solamente sirve para proporcionar energía al
mismo músculo cuando se termina.
Hepatocito
Glucógeno
Glucosa 6-fosfato
Glucogenolisis
Glucosa
Glucosa 6-fosfatasa
Sube la glicemia
Célula muscular
Glucógeno
Glucosa 6-fosfato
Glucogenolisis
Energía
Glicólisis
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Regulación del metabolismo del glucógeno
• Las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintasa son enzimas reguladas
alostéricamente y también por modificación covalente. En el hígado su regulación
depende de la glicemia y se produce por las hormonas insulina y glucagón, mientras que
en las células musculares depende de las necesidades energéticas de la célula.
Regulación del metabolismo del glucógeno en el hígado
• El hígado tiene una alta capacidad de almacenamiento de glucógeno; hasta 10% de su
peso puede corresponder a este compuesto.
• El metabolismo del glucógeno en el hígado sirve para mantener los niveles normales
de glicemia. La glucogenogénesis contribuye a que la glicemia no suba excesivamente
después de una comida rica en carbohidratos mientras que la glucogenolisis sirve para
que suba la glicemia cuando ha bajado.
• Los niveles de glucógeno en el hígado varían con la alimentación. Niveles altos se
acumulan poco después de las comidas (estado postprandial). Entre comidas disminuye
progresivamente porque su degradación sirve para mantener los niveles de glicemia
constantes. En el ayuno, las reservas de glucógeno del hígado duran aproximadamente
12 a 24 horas.
• Los niveles de glicemia determinan la secreción de las hormonas insulina o glucagón
por el páncreas y estas hormonas determinan a su vez el estado de fosforilación de las
enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintasa.
• La glucógeno fosforilasa se activa por fosforilación y la glucógeno sintasa se inactiva
por fosforilación.
• La insulina se secreta cuando la glicemia sube y sus efectos bajan la glicemia. Por lo
tanto, esta hormona activa el almacenamiento de glucosa como glucógeno, por lo que
activa la glucogenogénesis y la glucógeno sintasa.
• El glucagón se secreta cuando la glicemia baja y sus efectos suben la glicemia. Por lo
tanto, esta hormona promueve la salida de glucosa del glucógeno, por lo que activa la
glucogenolisis y la glucógeno fosforilasa.
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• La siguiente tabla resume los efectos de la insulina y el glucagón en el metabolismo del
glucógeno:
Estímulo 
regulador
Efecto sobre 
glucógeno 
fosforilasa
Efecto sobre 
glucógeno
sintasa
Efecto sobre 
cantidad de 
glucógeno
Efecto sobre 
glicemia
Insulina Inhibe Activa Aumenta Disminuye
Glucagón Activa Inhibe Disminuye Aumenta
Regulación del metabolismo del glucógeno en el músculo
• Hasta 2% del peso del músculo puede corresponder a glucógeno. Aunque este
porcentaje es menor que en el hígado, la gran masa muscular que tiene el organismo
hace que el músculo sea un sitio donde se puede almacenar gran cantidad de glucosa
como glucógeno en caso de aumento de la glicemia. La insulina contribuye a esto
aumentando los niveles de transportador GLUT-4 en las células musculares. Una vez
dentro de las células, la insulina activa la glucógeno sintasa y se estimula la
glucogenogénesis.
• Sin embargo, la glucosa almacenada en el músculo no sirve para subir la glicemia
cuando esta baja debido a la falta de expresión de glucosa 6-fosfatasa. El glucógeno del
músculo solamente sirve para proporcionar energía a la misma célula muscular. Por lo
tanto, la actividad de la glucógeno fosforilasa y glucógeno sintasa son reguladas
alostéricamente por los niveles de ATP y AMP que indican la cantidad de energía que
dispone la célula.
• Los niveles altos de ATP indican que hay suficiente energía por lo que activan
la glucogenogénesis y la glucógeno sintasa.
• Los niveles altos de AMP indican que falta energía por lo que activan la
glucogenolisis y la glucógeno fosforilasa.
Bibliografía
Stryer, L., Berg, J., Tymoczko J. (2013) Bioquímica con aplicaciones clínicas. Barcelona,
España: Editorial Reverté.
Lieberman, L., Marks, A., Peet A. (2013) Marks’ Basic Medical Biochemistry.
Philadelphia, PA: Lippincott, Williams & Wilkins.