Aula 4

Metabolismo do glicogênio

• Forma polimérica da glicose, reserva energética de fácil mobilização

• Em vertebrados, glicogênio é encontrado no fígado e no músculo esquelético.

• Qual vantagem de armazenar a glicose na forma de glicogênio? OSMOLARIDADE!Se todo o glicogênio de um hepatócito estivesse sob a forma de glicose, a

concentração seria de 0,4 M. Quando armazenada sob a forma de glicogênio, a mesma massa de glicose tem concentração de 0,01 μM

Glicogênio

• Polímero ramificado de radicais de glicose

• Presente em grânulos no citoplasma• Ligações α polímeros helicoidais

abertos

Estrutura do glicogênio

• Ligações α polímeros helicoidais abertos

Estrutura do glicogênio

• Ligações β filamentos retos, formando fibrilas estruturais

Celulose

• Redutores: Possuem grupos aldeídos e cetonas livres na cadeia que atuam como agentes redutores (sofrem oxidação, doam elétrons).

• Não-redutores: Possuem esses grupamentos interligados. Exibem a extremidade redutora ao sofrerem hidrólise (quebra).

Glicídios Redutores e Não-Redutores

Glicogênese

Pós prandial, aumento de glicose sanguínea

O pirofosfato gerado é rapidamente degradado pela pirofosfatase inorgânica

(reação irreversível).

1ª Etapa: Formação da UDP-glicose a partir da glicose-1-fosfato pela UDP-Glicose pirofosforilase

Enzima: UDP-Glicose pirofosforilase

• Possui um oligossacarídeo de unidades de glicose α-1,4 ligadas ao átomo de oxigênio de um radical tirosina

• Inicia a polimerização de 8 unidades de glicose

2ª Etapa: Formação de polímero inicial de glicose

Enzima: Glicogenina

3ª Etapa: Síntese de glicogênio a partir de um polímero primário

Enzima: Glicogênio sintase

• A Glicogênio sintase só é capaz de alongar a cadeia formando ligações α-1,4, esta não é capaz de formar a ligação da ramificação.

• Essa ramificação é formada pela enzima ramificadora, a qual transfere um bloco de um bloco de 7 oses, contendo o terminal não redutor, vindo de uma cadeia de pelo menos 11 oses, formando uma ligação α-1,6 com a cadeia principal.

• O novo ponto de ramificação tem que estar pelo menos 4 oses de distância de um preexistente.

• A Glicogênio sintase continua alongando a cadeia, concomitantemente a enzima ramificadora catalisando sua reação.

4ª Etapa: Ramificações da cadeia

Enzima ramificadora

Cadeia com pelo menos 11 oses

7 resíduos glicosil

4 resíduos glicosil

Consequência biológica: Glicogênio mais solúvel e aumento das extremidades não redutoras

Estrutura do glicogênio

Glicogenólise

Exercícios, intervalo entre refeições: baixa de glicose plasmática

Glicogenólise

Quebra do glicogênio realizada pela retirada sucessiva de glicose.

Enzima: Glicogênio fosforilase

Glicogênio fosforilase

Catalisa a remoção sequencial de radicais glicose da extremidade não redutora da molécula de glicogênio, quebrando as ligações α-1,4.

Enzima desramificadora

Resolve as ligações α-1,6!

• 2 funções catalíticas: transferase e a α-1,6 glicosidase.

• Transferase: transfere os 3 resídos glicosils anteriores ao glicosil que forma a ligação α-1,6 para a cadeia principal do glicogênio.

• (α-1,6) glicosidase: quebra a ligação α-1,6 por hidrólise, gerando glicose.

• A cadeia de glicogênio está linear, sem nenhum impedimento para a ação catalítica da glicogênio fosforilase.

Hidrólise

Glicogenólise

glicosidase

Produto final:Glicose 1-P

• Precisa ser convertida a glicose-6-fosfato para ter função biológica:

No fígado: glicose é liberada para a corrente sanguinea.

No músculo: glicose é direcionada para a via glicolítica.

Destino da glicose1P

Produto da glicogenólise: Glicose-1-fosfato

Produção de Glicose-6-fosfato

Enzima fosfoglicomutase

• Quebra de glicogênio: momentos de demanda energética

• O que o fígado fará com a glicose 6-fosfato gerada?

Destino da glicose-6-fosfato de hepatócitos

• Quebra de glicogênio: momentos de demanda energética

• O que o fígado fará com a glicose 6-fosfato gerada? Retirar o fosfato para que a glicose saia da célula!

Destino da glicose-6-fosfato de hepatócitos

O Ciclo de Cori ou Via glicose-lactato-glicose consiste na conversão da glicose em lactato, produzido em tecidos musculares durante um período de privação de oxigênio, seguida da conversão do lactato em glucose, no fígado.

Em momentos de demanda energética:Ciclo de Cori

Glicose

Regulação do metabolismo do glicogênio

Insulina• Sinaliza estado alimentado.• Produzido nas Ilhotas Langerhans

(células especializadas - beta).• Atuação: Fígado, músculos e

tecido adiposo

Glucagon• Sinaliza o estado de jejum. • Produzido pelas células alfa. • Atuação: Fígado.

Epinefrina• Liberado em momentos de

estresse ou exercício.• Produzido pelo Sistema nervoso

central e supra-renais.

Hormônios

Glicogênese Glicogenólise

Regulação do metabolismo do glicogênio

Enzimas reguladas

(Caseina cinase II)(Glicogênio sintase

cinase 3)

(Fosfoproteína fosfatase 1)

Glicogênese

↓ Glicose plasmática

Glicogenólise

↑ Glicose plasmática

Glicogênio Sintase

Regulação da Glicogênio Sintase por insulina

Glicogênese

↓ Glicose plasmática

Glicogenólise

↑ Glicose plasmática

Glicogênio Fosforilase

Lembrando que:músculo não responde a glucagon!

Glicogênio Fosforilase

Glicogênese

↑ Glicose plasmática Em hepatócitos:

• A glicogênio fosforilase de hepatócitos possui um sítio para ligação de glicose, que atua como um sensor do estado nutricional.

• Na presença de glicose, a fosforilase expõe o sítio onde há fosforilação, permitindo a ação da fosforilase.

Regulação hormonal do metabolismo de glicogênio hepático e muscular(Glucagon = jejum e Epinefrina = estresse)

GlucagonEpinefrina

Regulação hormonal do metabolismo de glicogênio hepático e muscular(Insulina = alimentado)