Metabolismo do glicogênio - Bioquímica Animal

Prévia do material em texto

Glicogênio: armazenado no Fígado e Músculo dos animais: o glicogênio pode 
representar até 10% da massa do fígado e de 1 a 2% da massa de um músculo. 
 
O glicogênio muscular representa uma fonte imediata de energia dentro de condições metabólicas 
aeróbicas ou anaeróbicas. Ele pode ser exaurido em menos de uma hora de atividade muscular 
vigorosa. 
 
O glicogênio hepático serve como um reservatório de glicose para os demais tecidos quando a 
glicose da alimentação não está disponível (entre as refeições ou durante o jejum). Isso é 
particularmente importante para os neurônios cerebrais que não podem usar os ácidos graxos 
como combustíveis. O glicogênio hepático pode ser exaurido em 12 a 24 horas. 
 
Nos humanos, a quantidade total de energia armazenada como glicogênio é muito menor que a 
armazenada como gordura (tracilgliceróis). Entretanto, as gorduras não podem ser convertidas em 
glicose nos mamíferos nem ser catabolizadas (oxidadas) em condições anaeróbicas. 
Disponibilidade de combustíveis metabólicos em homem normal de 70 Kg 
A quebra do glicogênio (glicogenólise) é catalizada pela 
Fosforilase do Glicogênio (Glicogênio Fosforilase) 
Fosforilase do glicogênio 
Remoção pela 
fosforilase do 
glicogênio de um 
resíduo terminal da 
extremidade não 
redutora de uma 
cadeia de glicogênio 
Fosforólise 
No músculo esquelético e no fígado, as unidades de glicose das ramificações externas do 
glicogênio entram na via glicolítica através da ação de 3 enzimas: fosforilase do glicogênio; 
enzima desramificadora do glicogênio e fosfoglicomutase 
Hidrólise das ligações do glicogênio próxima de um ponto de ramificação 
Fosforilase do 
glicogênio 
Atividade de transferase da 
Enzima desramificadora 
Atividade (16) glicosidade 
da Enzima desramificadora 
Reação catalisada pela fosfoglicomutase 
A reação começa com a 
enzima fosforilada em um 
resíduo de serina (Ser). 
 
No passo 1, a enzima transfere 
seu grupo fosfato (em verde) 
para a glicose1-fosfato 
produzindo glicose-1,6-
bifosfato. 
 
No passo 2, o grupo fosfato do 
C-1 da glicose-1,6-bifosfato 
(em vermelho) é transferido 
para a enzima, refazendo a 
fosfoenzima. 
 
No fígado, a glicose-6-fosfato 
produzida é liberada na 
corrente sanguínea como 
glicose livre após a ação da 
enzima glicose-6-fosfatase. 
Pode ainda, eventualmente, 
entrar na via glicolítica 
 
No músculo não há glicose-6-
fosfatase. 
Músculo  Glicólise 
Fígado  liberação na corrente 
sanguínea após remoção do fosfato 
pela glicose-6-fosfatase ou glicólise 
A glicose-6-fosfatase é uma proteína integral da membrana do retículo 
endoplasmático (RE) do fígado 
O sítio catalítico da glicose-6-fosfatase está voltado para o lúmen do RE. O 
transportador da glicose-6-fosfato (T1) transporta o substrato do citosol para o lúmen 
e os produtos glicose e Pi passam para o citosol através de transportadores 
específicos (T2 e T3). A glicose deixa a célula através do transportador GLUT2 
localizado na membrana plasmática e cai na corrente sanguínea, aumentando a 
concentração de glicose no sangue. 
A síntese do glicogênio (glicogênese) necessita de nucleotídeo de uridina 
GLICOSE-1-FOSFATO + UTP UDP-GLICOSE + PPi 
Glicose-1-P-Uridiltransferase 
ou 
UDP-Glicose Pirofosforilase 
UDP 
Glicose-
1-Fosfato 
A síntese do glicogênio ocorre em praticamente todas as células e tecidos animais, 
mas ela é especialmente proeminente no fígado e nos músculos. O ponto de partida é 
a glicose-6-fosfato, que é convertida a glicose-1-fosfato pela fosfoglicomutase. 
GLICOSE-6-FOSFATO GLICOSE-1-FOSFATO 
 Fosfoglicomutase 
A síntese do glicogênio (glicogênese) necessita das enzimas 
Glicogênio Sintase e Enzima Ramificadora do Glicogênio 
Síntese do Glicogênio: 
A glicogênio sintase 
aumenta a cadeia do 
glicogênio. 
 
Ela transfere o resíduo da 
UDP-glicose para a 
extremidade não redutora 
de um ramo da molécula 
do glicogênio com a 
formação de uma nova 
ligação (14). 
Glicogênio sintase 
A síntese da ramificação do glicogênio requer uma outra enzima 
Parte central 
do glicogênio 
Síntese da ramificação da molécula de glicogênio: A ação da enzima de ramificação do 
glicogênio (também chamada de amilo (14) para (16) transglicosilase ou glicosil-(46)-
transferase) forma um novo ponto de ramificação durante a síntese do glicogênio. 
Enzima de ramificação 
do glicogênio 
Função da glicogenina na síntese de glicogênio 
A glicogênio sintase não pode iniciar uma cadeia nova de glicogênio a partir de moléculas de 
glicose. Ela necessita de um molde previamente existente, o qual é, em geral, uma cadeia pré-
formada de moléculas de glicose unidas por ligações (14) e com um número mínimo de 8 
resíduos. 
 
Como então é iniciada uma nova molécula de glicogênio? A resposta está em uma proteína 
chamada glicogenina, que é o molde inicial ao qual se qual os primeiros resíduos de glicose são 
ligados. A ela se liga também a enzima catalisadora das reações de polimerização. 
Estrutura da glicogenina 
Mecanismo de ação da glicogenina 
Estrutura da glicogenina 
O primeiro passo na síntese de uma nova 
molécula de glicogênio é a transferência de um 
resíduo de glicose da UDP-glicose para o grupo 
hidroxila de um resíduo de tirosina (Tyr194) da 
glicogenina, que é catalisado pela atividade 
glicosiltransferase intrínseca dessa enzima. 
 
A cadeia nascente é aumentada pela adição 
sequencial de mais sete resíduos de glicose 
fornecidos pela UDP-glicose. Essas reações de 
extensão são catalisadas pela glicogenina. 
Atividade 
glicosiltransferase 
Atividade de 
extensão da cadeia 
Repete 6 vezes 
Glicogenina e a estrutura da partícula de glicogênio 
Partindo de uma molécula de glicogenina 
central, as cadeias de glicogênio (com 12 
a 14 resíduos) estendem-se em fileiras 
sucessivas. 
 
Cada uma das cadeias internas possui 
duas ramificações (16). 
 
As cadeias mais externas não são 
ramificadas. 
 
Em uma partícula madura de glicogênio 
existem 12 fileiras (na Figura ao lado 
apenas 5 são mostradas). 
 
No total, 55.000 resíduos de glicose 
estão presentes em uma molécula de 
mais ou menos 21 nm de diâmetro e 
Massa Molecular de 107. 
Molécula de glicogênio com a glicogenina no centro