Bioquímica II – Prof. Júnior Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica II

Bioquímica II – Prof. Júnior

Glicogênio: Glicogênese

e Glicogenólise

Glicogênio: Glicogênese

e Glicogenólise

Universidade Católica de Universidade Católica de GoiásGoiás

Departamento de BiologiaDepartamento de Biologia

Bioquímica IIBioquímica II


ESTADO ABSORTIVO/ALIMENTADOESTADO ABSORTIVO/ALIMENTADO

• Período: 2 a 4hs após a ingesta dos alimentos. • Hormônio regulador: INSULINA • Neste período ocorrem aumentos transitórios das concentrações plasmáticas de glicose, aminoácidos e triglicerídios

- aumento dos níveis séricos de insulina - queda dos níveis séricos de glucagon

• Período anabólico (síntese de TG, glicogênio e proteínas)• Tecidos usam glicose - ATP• Alterações do metabolismo do fígado, tecido adiposo, músculos e cérebro


ESTADO JEJUMESTADO JEJUM Período: duração variável

- Jejum inicial: média até 14hs- Jejum prolongado: Acima de 14hs

Hormônio regulador: GLUCAGON

Jejum ingestão inadequada ou insuficiente de nutrientes ou situações Clínicas

Ausência de alimento = baixo nível de aa, glicose e TG no sangue:

- aumento dos níveis séricos de glucagon- queda dos níveis séricos de insulina


ESTADO JEJUMESTADO JEJUM

Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e proteínas)

Tecidos usam preferencialmente AG- (exceto cérebro-glicose)

Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, músculos e cérebro

Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea

Somente 1/3 proteínas corporais podem ser empregadas para produzir energia sem comprometer funções vitais.


PÂNCREASPÂNCREAS

( ~70-80% das céls. das Ilhotas)

( ~15-25% das céls. das Ilhotas)

Ilhotas deLangerhans

( ~5% das céls. das Ilhotas)


ESTADO JEJUMESTADO JEJUM Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e proteínas) Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, músculos e cérebro Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea Somente 1/3 proteínas corporais podem ser empregadas para produzir energia sem comprometer funções vitais.


GLICOGÊNIOGLICOGÊNIO

ESTRUTURA: Formam grânulos citoplasmáticos distintos que contêm a maioria das enzimas necessárias para a síntese e degradação do glicogênio O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia ramificada A ligação glicosídica principal é uma ligação α1→ 4 A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma ramificação contendo uma ligação α1 → 6




GLICOGÊNIOGLICOGÊNIOSÍNTESE: Moléculas de glicose-6-fosfato (G6P) A G6P é convertida a G1P pela fosfoglicomutase, na presença de UTP, que liga-se ao difosfato de uridina (UDP): UDP-glicose, fonte de todos os resíduos glicosil que são adicionados à molécula de glicogênio em formação A UDP-glicose é então sintetizada a partir da G1P e UTP, pela UDP - glicose pirofosforilase O pirofosfato (PPi) (2º produto da reação) é hidrolisado a 2 (Pi) pela pirofosfatase



Fosfoglicomutase


UDP-glicose pirofosforilase


GLICOGÊNESEGLICOGÊNESESÍNTESE: A glicogênio sintase é responsável por catalisar as ligações α1→ 4 no glicogênio Na ausência de iniciador, a proteína glicogenina atua como um receptor de resíduos de glicose: o grupo hidroxila de uma cadeia lateral específica de Tyr serve como sítio, no qual a unidade inicial glicosil é ligada. A reação é catalisada pela sintase iniciadora do glicogênio O alongamento da cadeia envolve a transferência de glicose da UDP-glicose à extremidade não redutora da cadeia em crescimento, formando uma ligação glicosídica


GLICOGÊNESEGLICOGÊNESE

LIGAÇÃO ALFA 1,4

LIGAÇÃO ALFA 1,6


GLICOGÊNESEGLICOGÊNESE


GLICOGÊNESEGLICOGÊNESESÍNTESE:

As ramificações da cadeia são sintetizadas pela enzimaamilo-(1,4→1,6)-transglicosidase (enzima ramificadora) Transferir uma cadeia de cinco a oito resíduos glicosil da extremidade não-redutora da cadeia linear a outro resíduo da cadeia, ligando-o por uma ligação α1→6 Ambas as cadeias podem ser alongadas pela glicogênio sintase





Glucose-6-phosphate

Fosfoglicomutase

Glucose-1-phosphate

Uridine diphosphate glucose

Glicogênio sintase

Glycogen


GLICOGENÓLISEGLICOGENÓLISE

A rota degradativa não é uma reversão das reações sintéticas

O produto primário é a G1P, obtida pela hidrólise das ligações glicosídicas α1→ 4

Glicose livre é liberada a partir da ligações α1→ 6

A glicogênio fosforilase cliva as ligações α1→ 4 entre os resíduos glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias de glicogênio por simples fosforólise

A fosfotransferase degrada sequencialmente as cadeias de glicogênio em suas extremidades não-redutoras até que restem quatro unidades glicosil em cada cadeia, antes de um ponto de ramificação, resultando em uma dextrina


Glicogênio Glicogênio fosforilasefosforilase


GLICOGENÓLISEGLICOGENÓLISE As ramificações são removidas por duas reações enzimáticas de uma mesma enzima:

- A glicosil transferase remove os três resíduos glicosil externos ligados a uma ramificação e transfere-os à extremidade não-redutora de outra cadeia aumentando seu comprimento

- A seguir, o resíduo isolado de glicose restante unido por uma ligação α1→ 6 é removido hidroliticamente pela α1→ 6 -glicosidase, liberando glicose livre

- Dessa forma, a cadeia está disponível para degradação pela glicogênio fosforilase até 4 unidades glicosil da próxima ramificação







Desramificação do glicogênio pela enzima desramificadora


GLICOGENÓLISE/Remoção das GLICOGENÓLISE/Remoção das ramificaçõesramificações A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase

respondem aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula

- A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia e disponibilidade de substrato estão elevados

- A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos

- No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente ativada pela G6P quando esta está presente em concentração elevada

- A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula


GLICOGENÓLISE/RegulaçãoGLICOGENÓLISE/Regulação

A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula

- A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia e disponibilidade de substrato estão elevados

- A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos

No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente ativada pela G6P quando esta está presente em concentração elevada

A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula


GLICOGENÓLISE/GLICOGÊNESEGLICOGENÓLISE/GLICOGÊNESE[ ]

glic

ogên

io h

epát

ico

8hs. 12hs. 16hs. 20hs. 4hs. 8hs.

Almoço Janta café da manhã

Glic

ose

utili

zada

(g

/h)

Glicose ingerida

Glicogenólisehepática

gliconeogênese

0 8 16 24 2 dias 20 dias (TEMPO EM JEJUM)


GLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESE

Síntese de glicose a partir de diferentes substratos Rota essencialmente de JEJUM 90% Hepática, 10% renal Produz Glicose para ser lançada a circulação Mantém a glicemia em níveis mínimos normais IMPORTANTE: Qualquer substrato da via gliconeogênica deve ter no mínimo 3 Carbonos, logo o Acetil CoA (2C) NÃO é substrato para esta via.

Substratos utilizados: - Lactato - Aas gliconeogênicos - Glicerol - Propionato







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