Metabolismo do Glicogênio e Via das Pentoses

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METABOLISMO ENERGÉTICO
PARTE 1: CARBOIDRATOS
Metabolismo do Glicogênio
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
FACULDADE DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA E FARMACOLOGIA
Profa.Dra. Nylane Maria Nunes de Alencar
nylane@ufc.br
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30 – 40 %
*
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Reservas Energéticas em um Homem Normal de 70 Kg
		Combustível
		Massa (Kg)
		Calorias *
		Tecidos
		
		
		Gorduras 
		15
		141.000
		Proteínas
		6
		24.000
		Glicogênio (muscular)
		0,150
		600
		Glicogênio (hepático)
		0,075
		300
		
		
		
		Combustíveis circulantes
		
		
		Glicose (LEC)
		0,020
		80
		Ácidos graxos livres (plasma)
		0,0003
		3
		Triglicerídeos (plasma)
		0,003
		30
		Total
		
		
1 Kcal = 4,184 Kj
Cahill, G.E., Jr., New Engl. J. Med. 282, 669 (1970)
*
Glicose
energia
oxidação
Glicose
Ác. Graxos
Aminoácidos
oxidação
energia
120 g de glicose/dia
30 g de glicose/dia)
Glicogênio
Glicose
(até 8 h de jejum)
GLICOGENÓLISE
GLICONEOGÊNESE
Aminoácidos
Lactato
Glicerol
Glicose
(12 h de jejum)
CETOGÊNESE
(corpos cetônicos)
( 24h de jejum)
*
Variação do Conteúdo de Glicogênio Hepático
*
Grânulos de Glicogênio em Fígado de Rato Alimentado
*
 até 120.000 unidades de glicose
 grânulos celulares ( contêm as enzimas reguladoras)
 remoção de unidades de glicose na extremidade não
 redutora de cada ramificação
 mobilização rápida de glicose
 
GLICOGÊNIO + Pi  GLICOGÊNIO + G1P
 ( n resíduos) (n-1 resíduos)
 
 
A MOLÉCULA DO GLICOGÊNIO
Ramificações
*
Estrutura Ramificada de Glicogênio
*
Armazenamento 
 Glicogênio x Triglicerídeos
*
 
*
Armazenamento de Glicogênio
*
 
*
Glicogênio : Glicose-6P
G6-P
Glicogênio : Glicose-6P ------ Glicose
Glicose
No Músculo a Glicose não é desfosforilada
Ausênsia de Glicose-6-fosfatse 
*
 Glicose 6-fosfato é hidrolisada pela glicose 6-fosfatase, localizada na superfície luminal do retículo endoplasmático. Três transportadores estão envolvidos: um transporta glicose 6-fosfato para o lúmen, um segundo transporta Pi de volta para o citosol e um terceiro transporta glicose de volta para o citosol.
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SÍNTESE DO GLICOGÊNIO
*
UDP-Glicose
Forma ativa
Para iniciar a síntese
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Cadeia de glicogênio em crescimento
*
GLICOGÊNESE
GLICOSE
є
є
G-6-P
G-6-Pase
Glicoquinase
GLUT-2
(Km elevado;100 mg/dL;ñ inibida pela G-6-P)
excesso
є
Fosfoglicomutase
G-1-P
є
UDP-glicose pirofosfato
UTP
PPi
UDP-glicose
Glicoproteínas
Glicolipideos
açúcares
GLICOGÊNIO
є
Glicogênio Sintase
1-4
(a cada 8 -14 ocorre ramificação)
є
Enzima de ramificação
1-6
Hexoquinase
*
*
 *isoenzimas
(Km baixo; é inibida pela G-6-P)
Glicemia
(ausente no músculo)
Enzima reguladora
- ATP
- ATP
1-6
*
*
DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO
*
*
Ponto de ramificação α 1-6
4
3
2
1
Ação da fosforilase
Especifica para α 1-4
*
*
*
GLICOGENÓLISE
1-6
є
Fosforilase do glicogênio
GLICOGÊNIO
+ G-1-P
є
Fosfoglicomutase
 G-6-P
G-1,6di-P
Glicólise
є
H2O
 Glicose
TECIDOS
Via das pentoses
G-6-P
Glucagon
Epinefrina
- 1 GLICOSE
Enzima
reguladora
Enzimas 
desramificantes
*
CONTROLE DO METABOLISMO 
DO GLICOGÊNIO
*
 Fígado


AMPc
Ca2+
Glicogenólise
Glicose
GLUT2
Glicogênese
Receptor de
glucagon
Glucagon
Epinefrina
GLUT2
hiperglicemia
Glicose
Glicogênio
*
 Muscular

AMPc
Glicogenólise
Glicogênese
Epinefrina
Insulina
Receptor
GLicose
GLUT4
Glicólise
Glicogênio
Glicose 6P Glicose
G6P (Glicose 6 fosfatase) ausente no músculo
*
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 
DE GLICOSE
Difusão facilitada
*
 GLUT 1 : cérebro, hemácias e todos os tecidos (Km = 1mmol/L)
 captação basal de glicose (mesmo em baixas de glicose) 
 GLUT 2 : fígado, intestinos e rim (Km = 15-20 mmol/L)
age na hiperglicemia o que impede a captação hepática de glicose
durante o estado basal ou no jejum
 GLUT 3 : neurônios e todos os tecidos (Km < 1mmol/L)
 GLUT 4 : músculos e adipócitos (Km = 2,5 –5 mmol/L)
Dependente de insulina
 GLUT 5: jejuno, fígado e espermatozóides (Km = 6mmol/L)
AS GLUTs
Isoformas
*
*
*
*
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*
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*
CONTROLE ENZIMÁTICO
Glicogênio Sintase 
Fosforilase do Glicogênio
ativa
P
P
ativa
ativa
Forma a
Forma b
*
REGULAÇÃO DA DEGRADAÇÃO
GLICOGÊNIO FOSFORILASE
Glicogênio fosforilase a
 (inativa)
P
P
Glicogênio fosforilase a
 (ativa)
Regulação alostérica
(AMP efetor +)
Glicogênio fosforilase b
 (ativa)
Forma a
Forma b
Não regulada alostericamente
Glicogênio fosforilase b
 (inativa) Músculos
P
P
Glicogênio fosforilase a
 (ativa)
*
CASCATA ENZIMÁTICA PARA ATIVAÇÃO DA
FOSFORILASE DO GLICOGÊNIO MUSCULAR
Adrenalina (glucagon no fígado)
Impulso nervoso
cAMP
Ca 2+
Proteína quinase
 (inativa)
Proteína quinase
 (ativa)
Fosforilase quinase
 (inativa)
Fosforilase quinase
 (inativa)
Fosforilase quinase
 (ativa)
Fosforilase quinase
 (ativa)
Ca
P
Fosforilase do glicogênio b
 (inativa)
Fosforilase do glicogênio a
 (ativa)
+ AMP
Fosforilase do glicogênio b
 (ativa)
P
GLICOGÊNIO 
GLICOSE 1P 
Alostérica
Covalente
*
ATIVAÇÃO DA DEGRADAÇÃO E A INIBIÇÃO DA SÍNTESE
DE GLICOGÊNIO MUSCULAR 
Adrenalina
Impulso nervoso
cAMP
Ca
Fosforilase b
 inativa
Glicogênio sintase
 ativa
Fosforilase a
 ativa
Glicogênio sintase
 inativa
P
P
INIBIÇÃO DA
SÍNTESE
ATIVAÇÃO DA
DEGRADAÇÃO
*
CASCATA ENZIMÁTICA PARA ATIVAÇÃO DA
 GLICOGÊNIO SINTASE 
Insulina
Fosfoproteína fosfatase 1
 ativa
Fosforilase quinase
 ativa
Fosforilase quinase
 inativa
Fosforilase a
 ativa
Fosforilase b
 inativa
Glicogênio sintase
 inativa
Glicogênio sintase
 ativa
GLICOSE1 –P 
UDP-GLICOSE 
GLICOGÊNIO 
P
P
P
INIBIÇÃO DA
DEGRADAÇÀO
ATIVAÇÃO 
DA SÍNTESE
*
*
*
*
Doenças do armazenamento do glicogênio
Tipo
Deficiência Enzimática
Tecido
Nome comum
Estrutura do glicogênio
I
Gli-6-P
Fígado
Doença de von Gierke
Normal
II
a-1,4-glicosidase
Lisossomos
Dornça de Pompe
Normal
II
Amilo-1,6-glicosidase
Todos os órgãos
Doença de Cori
Ausência de cadéias externas ou muito curtas
IV
Amilo1,4-1,6-trasnglicosidase
Fígado e outros
Órgãos
Doença de Andersen
Cadeias muito longas
V
Glicogênio fosforilase
Músculo
Doença de McArdle
Normal
VI
Glicogênio fosforilase
Fígado
Doença de Her´s
Normal
VII
Fosfofrutoquinase
Músculo
Doença de Tarui
Normal
VIII
Fosforilase quinase
Fígado
Deficiência de fosforilase
Ligada ao X
Normal
IX
Fosforilase quinase
Todos os órgãos
Normal
0
Glicogênio-sintase
fígado
Normal
*
Via das Pentoses Fosfatos
*
*
*
A via das pentoses fosfatos
 Citosólica (todas as células)
 Produtos: Pentoses-P e NADPH
 
 Intensa no fígado e tecido adiposo (síntese de ac.graxos)
Duas etapas:
 1. Redox irreversível (pentoses e NADPH)
 2. Interconversão reversível (intermediários
 glicolíticos)
 
DNA e RNA
Biossíntese: ac. Graxos, colesterol,
Sais biliares e esteróides
Detoxicação e excreção de drogas
*
ETAPA REDOX IRREVERSÍVEL 
NADPH
Agente redutor na
biossíntese
NAD
Agente
oxidante nas
reações que produzem
ATP
Ribulose 5-P + 2 NADPH
*
ETAPA DE INTERCONVERSÃO REVERSÍVEL 
Ribulose-5-P
Ribulose-5-P
Xilulose-5-P
Ribose-5-P
Nucleotídeos
DNA e RNA
Gliceraldeído-3-P
Sedoeptulose-7-P
Frutose-6-P
Frutose-6-P
Gliceraldeído-3-P
Xilulose-5-P
Ribulose5-P  Ribose-5-P
2 Ribulose-5P  2 Xilulose-5-P
Xilu-5-P + Rib-5P  Glic-3P + Sed-7P
Sed7P + Glic-3P  Eri-4P + Fru-6P
Xilu-5P + Eri-5P  Glic3P +Fru-6P
3 Ribulose-5P  Glice-3-P + 2 Fru-6-P 
Células que não estão
Em divisão ativa 
Glicólise
*
Regulação da Via das Pentoses
Glicose –6-P
Glicólise
Via das pentoses
ATP/ADP baixa
NADPH/NADP alta
Glicemia elevada
Liberação de insulina
*
*