Glicogênese

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By: Giovanna Mantoani
Glicogênese é o processo bioquímico de
formação de glicogênio a partir da glicose.
O glicogênio é:
- Uma molécula formada durante o estado
alimentado. Quando o carboidrato vira
estoque, uma das formas de
armazenamento é na forma de
glicogênio.
- Um polímero de glicose. Ou seja, é um
conjunto de glicoses unidas.
- É um carboidrato de natureza
energética.
- Animais e fungos conseguem formar o
glicogênio.
- Duas estruturas que formam glicogênio
e armazenam: músculo e fígado.
Finalidade do glicogênio:
Fígado Músculo
Armazena glicose para
que ele consiga
abastecer no futuro, no
estado de jejum, todos
os tecidos. Ou seja, é
um reservatório de
glicose quando não há
glicose disponível.
Armazena o glicogênio
para uso próprio como
fonte de energia para
metabolismo aeróbio e
anaeróbio.
É possível abastecer os O glicogênio muscular,
tecidos entre 12-24
horas - mantém o
suporte de glicose dos
tecidos.
durante uma atividade
física, consegue
abastecer o músculo
por menos de 1h - o
nível de glicogênio não
é tão grande.
Nucleotídeo de açúcar:
- É um nucleotídeo associado a um
carboidrato.
- Garante a irreversibilidade da reação
química ➡ se a reação de formação de
glicogênio aconteceu, ela não consegue
(de maneira reversível), pela mesma
enzima, retroceder.
- Contribui para a atividade catalítica ➡ é
mais fácil conseguir fazer a reação
química a partir da presença do
nucleotídeo de açúcar.
- UMP ou AMP são de fácil eliminação.
- É possível confinar (armazenar) os
nucleotídeos de açúcar de maneira mais
fácil, que vão ser usados nos processos
de reações metabólicas ➡ síntese da
formação do glicogênio.
UDP glicose:
- Nucleotídeo de açúcar fundamental para
o processo de formação do glicogênio.
Assim que a glicose entra no tecido, ela é
imediatamente fosforilada para ser aprisionada
➡ a enzima pega o fosfato do ATP, liberando
ADP e o fosfato é destinado para o carbono 6
da glicose ➡ a glicose então passa a ser
glicose-6-fosfato.
- Músculo: é fosforilada pela enzima
hexoquinase I e II.
- Fígado: é fosforilada pela hexoquinase IV
(glicoquinase).
A glicose-6-fosfato é convertida em
glicose-1-fosfato pela ação da enzima
fosfoglicomutase ➡ pega o fosfato do carbono
6 da glicose e transfere para o carbono 1.
Os dois fosfatos do UTP (NTP) são liberados ➡
junta-se um fosfato do açúcar fosfato com o
fosfato residual que ficou do nucleotídeo UTP ➡
UDP glicose é formada ➡ liberação dos
fosfatos inorgânicos.
UDP-glicose-pirofosforilase: catalisa a reação
de UTP (NTP) + glicose fosfato para formar a
UDP glicose (nucleotídeo de açúcar).
A enzima glicogênio-sintase pega a molécula de
UDP-glicose e conjuga a extremidade não
redutora do glicogênio em formação e forma a
ligação α1-4 (entre o carbono 4 e o carbono
1).
→ Cadeia linear de glicogênio sendo
formada (polímero de glicose).
Obs: O glicogênio é uma molécula altamente
ramificada, ou seja, não é exclusivamente
linear. Começa a ser formado de maneira linear
fazendo ligações α1-4, pela glicogênio-sintase,
e posteriormente o glicogênio é ramificado.
A enzima ramificadora (amilo 1,4 a 1,6
transglicosilase) ramifica o glicogênio.
A cada sete moléculas de glicose, ela cliva a
ligação α1-4 e faz uma ramificação. Essa
ramificação se dá a partir da formação de uma
ligação α1-6. Uma vez que a extremidade não
redutora está livre, a glicogênio-sintase pode se
ligar a ela ➡ formaria mais sete glicoses ➡
enzima ramificadora clivaria ➡ uma nova
ramificação seria criada.
- A ramificação é determinada pela ligação
α1-6.
- α1-4 garante a estrutura linear.
- Para tornar a molécula mais solúvel.
- Mais compacto o glicogênio fica, sendo
mais fácil de ser armazenado.
- Aumentar o número de sítios de ação da
glicogênio fosforilase (enzima que
degrada o glicogênio) e sintase (enzima
que sintetiza glicogênio).
A glicogênio-sintase não consegue iniciar a
cadeia de glicogênio ➡ ela encaixa as glicoses
formando ligações α1-4 a partir de uma cadeia
pré-existente.
Ação da glicogenina: sintetiza o início da cadeia
de glicose para deixar a extremidade 4 livre
para que se consiga fazer a ligação α1-4.
- Iniciador da glicogênio-sintase.
- É um iniciador sobre o qual são
montadas novas cadeias de glicogênio.
- Catalisa a montagem - o início da
cadeia.
Como a glicogenina faz isso?
A glicose da molécula UDP-glicose é transferida
para o resíduo de tirosina da glicogenina ➡
entra UDP-glicose e UDP sai ➡ primer é
formado ➡ glicose está encaixada no resíduo
de tirosina e entra outra UDP-glicose ➡ ligação
é clivada ➡ a glicose é ligada na outra que já
estava ligada ➡ ligação α1-4 é formada ➡
molécula de UDP é liberada.
Esse processo é repetido 6 vezes. A glicose é
deixada livre ao final e vai servir de sítio para
ancoragem e ligação da glicogênio-sintase e
assim ela consiga formar o polímero de glicose.
A glicogenina fica escondida no meio da cadeia
de glicogênio.
Resumo: A glicogenina catalisa a própria
reação e consegue ser o primer ➡ garante a
formação do iniciador para que a
glicogênio-sintase consiga formar o glicogênio.
Obs: Indivíduos com falta de glicogenina
possuem:
- Fadiga muscular
- Depleção de glicogênio
- Arritmia cardíaca.
A principal enzima modulada é a
glicogênio-sintase. Ela pode assumir duas
formas: ativa (a) e inativa (b). Quando essa
enzima está ativada, o glicogênio está sendo
formado e quando está inativa, o glicogênio não
está sendo formado.
Para a glicogênio-sintase estar inativa, ela está
fosforilada enquanto que para estar ativa, ela
precisa estar desfosforilada.
Duas enzimas que participam da fosforilação da
glicogênio-sintase: CKII e GSK3 ➡ Mantém a
glicogênio-sintase inativa.
A CKII precisa fosforilar inicialmente garantindo
a etapa de preparação. Uma vez tendo essa
etapa, a GSK3 consegue fosforilar por fim a
glicogênio-sintase e inibí-la por completo.
- Sem a CKII fosforilando antes, a GSK3
não consegue fosforilar.
- 1º: fosforilação pela CKII, quebrando
uma molécula de ATP e saindo uma
molécula de ADP - fosfato foi colocado.
- 2º: GSK3 fosforilando a partir da quebra
de 3 moléculas de ATPs - 3 fosfatos são
colocados na glicogênio-sintase.
A proteína fosfatase-1 (PP1) consegue retirar
os fosfatos (desfosforilar) da glicogênio-sintase
para garantir a sua forma ativa e 3 fosfatos
inorgânicos são liberados.
Quando se tem glicose sobrando dentro da
célula, há necessidade de formar o estoque de
glicogênio.
A insulina é o hormônio que é produzido no
estado alimentado (durante a hiperglicemia).
- A insulina consegue estimular a
fosfatase e inibir GSK3 ➡ favorece a
forma desfosforilada, a forma ativa, da
glicogênio-sintase ➡ garante a síntese
de glicogênio.
O glucagon é o hormônio do jejum (não há
glicose).
- O glucagon inibe a fosfatase e favorece
a manutenção da glicogênio-sintase
fosforilada ➡ glicogênio-sintase inativa
➡ repressão da síntese de glicogênio.
- O mesmo ocorre com a adrenalina
(epinefrina) ➡ inibe a fosfatase e
garante a manutenção da
glicogênio-sintase fosforilada (inativa).
Momento de estresse, de atividade física
➡ ideia não formar glicogênio e sim
quebrar para ter mais glicose e mais
fonte de ATP.
A glicose é um modulador alostérico. Ela
consegue ativar a fosfatase.
- Glicose ativando fosfatase favorece a
glicogênio-sintase ativa ➡ favorece a
síntese de glicogênio.
- A glicose em excesso ela mesma
consegue estimular o seu
armazenamento na forma de glicogênio.
A nível hormonal, a insulina estimula a
biossíntese de glicogênio:
- A insulina se liga ao seu receptor
tirosina quinase e a cascata de
fosforilação é iniciada.
- PKB (proteína quinase B) fosforila GSK3,
o que torna GSK3 inativa.
- GSK3 inativa não consegue fosforilar a
glicogênio-sintase. Portanto, a glicogênio
permanece ativa ➡ favorece a síntese de
glicogênio.
A insulina consegue estimular a síntese de
glicogênio de maneira direta e indireta. Ela é
capaz de:
- Estimulara entrada de glicose na célula.
- Estimula a hexoquinase, que transforma
a glicose em glicose-6-fosfato.
- A glicose-6-fosfato é transformada
depois em glicose-1-fosfato pela
fosfoglicomutase.
- A glicose-1-fosfato é conjugada a uma
molécula de UTP para virar UDP-glicose.
- A insulina também consegue estimular a
glicogênio-sintase, que transforma a
UDP-glicose em glicogênio.
Se a glicose não entrasse na célula, não
haveria síntese de glicogênio. O miócito é
totalmente dependente de insulina para a
entrada de glicose, pois só apresenta GLUT 4,
que é ativado pela insulina. A atividade física
dispara uma via de sinalização alternativa que
também leva a ativação de GLUT 4, mas,
hormonalmente falando, é a insulina que ativa o
GLUT 4.