ED Metabolismo - ViadasPentosesFosfato, Gliconeogênese, Glicogênio

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1) Descreva qual a função e o mecanismo de regulação da atividade das enzimas glicogênio fosforilase e glicogênio sintase.
GLICOGÊNIO FOSFORILASE: A degradação dos estoques de glicogênio (glicogenólise) ocorre através da ação da glicogênio fosforilase. A ação desta enzima é remover fosforoliticamente um resíduo de glicose a partir da quebra de uma ligação a-(1,4) da molécula de glicogênio. O produto desta reação é a glicose-1-fosfato. As vantagens desta reação através de um passo fosforolítico são:
- A glicose é removida do glicogênio em um estado ativado (fosforilada) e isto ocorre sem hidrólise de ATP.
- A concentração Pi nas células é alta o suficiente para dirigir o equilíbrio da reação no sentido favorável.
Está associada a modificação covalente (hormônios) e é regulada alostericamente. A glicogênio fosforilase no músculo e fígado ocorre em duas formas: Fosforilase a: quando está mais fosforilada, está mais ativa e a Fosforilase b: quando está desfosforilada, está menos ativa.
No músculo, Ca2+ liga-se à glicogênio fosforilase b, ativando-a.
No fígado, quando o nível extracelular de glicose se normaliza, a glicose entra no hepatócito e se liga a um sítio alostérico da forma a. 
A ligação de glicose induz mudança conformacional. O resíduo de serina passa a ser exposto, o que permite a ação da fosfatase.
GLICOGÊNIO SINTASE: A glicogênio sintase é uma enzima reguladora importante na síntese de glicogênio. A glicogênio sintase é fosforilada em múltiplos locais pela proteína quinase A e por várias outras quinases. A fosforilação transforma a glicogênio sintase a em uma forma b, geralmente inativa. A atividade desta enzima é regulada por fosforilação de resíduos de serina nas subunidades proteícas. A fosforilação da enzima reduz a atividade "favorável" da UDP-glicose. Quando no estado não fosforilado, a glicogêno sintase não requer glicose-6-fosfato como um ativador alostérico; quando fosforilada, ela requer. A forma não-fosforilada e mais ativa é a sintase a e a fosforilada e dependente da glicose-6-fosfato fosforilada é a sintase b.
2) Na via de gliconeogênese, a conversão de Piruvato a Fosfoenolpiruvato (PEP) é catalizada pelas enzimas Piruvato Carboxilase e PEP carboxicinase. Sabendo que em mamiferos, existe a enzima PEP Carboxicinase tanto na matriz mitocondrial quanto no citosol das células, explique em que situação cada uma destas enzimas será utilizada. 
O que irá definir se a PEP carboxiquinase é produzida dentro ou fora da mitocôndria será a concentração de NADH no citoplasma. Se houver NADH no citosol, o lactato será convertido a piruvato, que entrará diretamente na mitocôndria se transformando em oxaloacetato e depois a PEP, saindo da matriz mitocondrial em direção ao citosol novamente. Já se não houver NADH presente no citosol, o piruvato entrará na mitocôndria, sendo convertido a oxaloacetato com a introdução de uma mol de CO2, convertendo NADH em NAD+ produzindo malato. Esse malato sai da mitocôndria em direção ao citosol, sendo convertido novamente em oxaloacetato pela enzima malato desidrogenase citosólica e finalmente, produzindo NADH. Sendo o oxaloacetato por último sendo convertido em PEP.
3) Quais são os principais precursores da síntese de glicose via gliconeogênese e como eles entram na via? 
Os principais precursores são: lactato, glicerol e aminoácidos. O lactato é produzido pela glicólise anaeróbica em tecidos como músculo em exercício ou hemácias, assim como por adipócitos durante o estado alimentado, sendo convertido em piruvato pela enzima lactato desidrogenase. Glicerol é liberado das reservas adiposas de triacilglicerol e entra na rota gliconeogênica como diidroxiacetona fosfato. Aminoácidos provém principalmente do tecido muscular, onde podem ser obtidos pela degradação de proteína muscular. A alanina, o principal aminoácido gliconeogênico, é produzida no músculo a partir de outros aminoácidos e de glicose. Ocorre a transaminação, transferindo o grupo amino para uma molécula de alfa-cetoglutarato, virando glutamato, liberando um alfa-cetoácido, que é o oxaloacetato.
4) Explique como se dá a regulação recícproca da via glicolítica e da gliconeogênese, ressaltando o papel da frutose 2,6 bifosfato. 
O conhecimento da regulação da glicólise versus gliconeogênese pode ser resumido atentando na regulação recíproca das enzimas envolvidas em cada um dos 3 ciclos de substrato pertinentes. 
(i) No ciclo glicose/glicose-6-fosfato a glicocínase (hexocínase IV) é diretamente ativada pela glicose que entra para o fígado e a sua síntese é estimulada pela insulina; por sua vez, a síntese da glicose-6-fosfátase é reprimida pela insulina e estimulada pela glicagina. 
(ii) No ciclo frutose-6-fosfato/frutose-1,6-bisfosfato é relevante o efeito alostérico da frutose-2,6-bisfosfato: a cínase-1 da frutose-6-fosfato é ativada enquanto a frutose-1,6-bisfosfátase é inibida. Por sua vez a concentração intracelular da frutose-2,6-bisfosfato depende da regulação recíproca das duas atividades da “enzima bifuncional” onde é relevante o seu estado de fosforilação, por sua vez dependente da razão entre as concentrações plasmáticas de insulina (que ativa uma fosfátase da “enzima bifuncional” fazendo com que esta funcione como cínase-2 da frutose-6-fosfato) e glicagina (que ativa a PKA que fosforila a “enzima bifuncional” fazendo com que esta funcione como fosfátase da frutose-2,6-bisfosfato). 
(iii) No ciclo fosfoenolpiruvato/piruvato/oxalacetato têm especial relevância a inibição da cínase do piruvato via fosforilação (dependente da PKA) induzida pela glicagina, a estimulação da sua síntese pela glicose (via ChREBP) e a síntese da carboxicínase do fosfoenolpiruvato estimulada pela glicagina e reprimida pela insulina. Também é relevante referir, neste resumo, que a inibição da desidrogénase do piruvato ocorre quando a gliconeogénese está ativada (deixando piruvato disponível para o processo) e que, pelo contrário, a ativação da desidrogénase do piruvato promove a oxidação da glicose.
5) Explique a importância da via das pentoses-fosfato na proteção ao dano oxidativo. 
O dano oxidativo é causado por uma grande quantidade de espécies reativas de oxigênio, prejudicando lipídeos, DNA e proteínas. Com a via das pentoses fosfato, há a presença da glutationa peroxidase, que é responsável pela manutenção do nível de ROS, convertendo H2O2 em H2O, auxiliando assim na proteção do dano oxidativo.