METABOLISMO DO GLICOGÊNIO

Prévia do material em texto

Universidade federal de pelotas 
Disciplina de Bioquímica II 
Medicina Veterinária 
Aula 6 
Metabolismo do glicogênio 
1. Metabolismo do glicogênio 
 
 
 
 
Alguns tecidos: 
sistema nervoso, 
medula renal, 
testículos, eritrócitos, 
tecidos embrionários, 
músculo em 
exercício 
Suprimento contínuo 
de glicose 
Dieta 
Gliconeogênese 
Degradação do glicogênio 
1.1 Estrutura do glicogênio: 
 
O glicogênio é um reservatório de glicose de forma 
rapidamente metabolizável. 
 
É um polissacarídeo (homopolissacarídeo) de 
cadeia ramificada formado somente por glicose. 
 
 
 A ligação principal entre as moléculas de glicose é 
a α 1,4 (linear) enquanto que a α 1,6 é 
encontrada nos pontos de ramificação: 
 
Carbono anomêrico 
Estrutura do glicogênio mostrando ligações do tipo α (14) e as 
ligações α (16). 
1.2 Localização dos depósitos de glicogênio: 
 
 
Principalmente encontrado no músculo e fígado, 
embora a maioria das células possam armazenar 
quantidades pequenas. 
 
- No fígado ↑ durante o estado pos prandial e são 
exauridos durante o jejum. 
 
- No músculo não é afetado por períodos curtos de 
jejum e é apenas moderadamente diminuído no jejum 
prolongado. 
 
1.3 Funções do glicogênio: 
 
 Glicogênio hepático: manter a concentração de 
glicose no sangue (glicemia) especialmente 
durante o jejum. 
 
 
 
 Glicogênio muscular: quebrado por meio da 
glicólise para fornecer energia na forma de ATP 
para a contração muscular. 
núcleo 
glicogênio 
Estoques de glicogênio em fígado: 
O metabolismo do glicogênio envolve duas vias: 
 
 
 
 
Glicogenólise/ degradação 
Glicogênese/ síntese 
1.4 Síntese e degradação do glicogênio: 
 
 
Glicogênese 
Síntese de glicogênio 
Ocorre quando há glicose livre em excesso. A 
síntese acontece no citoplasma das células e 
requer energia do ATP. 
 
Reações envolvidas na glicogênese: 
- Ponto de início da síntese do glicogênio é a glicose-6-fosfato: 
 
 
 
 
Glicose - 6 - fosfato 
hexoquinase 
Glicose - 6 - fosfato 
A glicose pode ser captada pelos 
eritrócitos na corrente sanguínea, entra na 
via glicolítica gerando lactato. O lactato é 
captado pelo fígado e convertido em 
glicose - 6 - fosfato pelo processo da 
gliconeogênese. 
- Para iniciar a síntese do glicogênio a glicose-6-fosfato precisa 
ser convertida em glicose-1-fosfato pela fosfoglicomutase: 
 
 
 
 
 
Glicose - 6 - fosfato Glicose - 1 - fosfato 
 
 
 
- A glicose 1-fosfato reage com um nucleotídeo UTP para a 
formação da UDP glicose pela ação da UDP glicose 
pirofosforilase que é a reação chave na biossíntese do 
glicogênio: 
 
Glicose - 1 - fosfato UTP UDP glicose PPi 
UDP - glicose é a fonte de todos os resíduos de glicose 
que são adicionados à molécula de glicogênio em 
formação. 
Papel da glicogênio sintase: 
 
A enzima glicogênio sintase faz a transferência do 
grupo glicosil da UDP glicose fazendo as ligações α 
(14) do glicogênio. 
 
Essa enzima adiciona resíduos de glicose somente a 
partir de cadeias de glicose já existentes: 
 
 Um fragmento de glicogênio pode servir como primer em células cujos 
depósitos de glicogênio não foram totalmente exauridos; 
 
 Na ausência deste fragmento a glicogenina pode funcionar como aceptor 
das moléculas de glicose. 
 
 
 
A síntese do glicogênio consiste em 5 passos: 
 
1º) Ligação da glicose ao resíduo tirosina da 
glicogenina, catalisada pela atividade de glicosil 
transferase: 
 
 
 
 
 
 2º) A glicogenina forma um complexo firme com o glicogênio 
sintase, no interior do qual ocorrerão os próximos passos. 
 
 
 
 
 
 3º) A cadeia nascente é aumentada pela adição sequencial de até 
mais sete resíduos de glicose. Cada novo resíduo é fornecido 
pela UDP-glicose: 
 
 
 
 
 3º) Nesse ponto, a glicogênio sintase assume seu papel catalítico, 
dissocia-se da glicogenina e continua a estender a cadeia de 
glicogênio: 
 
 
 
5º) A ação combinada da glicogênio sintase e da enzima de 
ramificação completa a estrutura de cada partícula de 
glicogênio: 
 
 
OBS: 
 
 
A glicogênio sintase não pode fazer as ligações α (1 6) 
encontradas nos pontos de ramificação do glicogênio. 
 
Enzima ramificadora do glicogênio: glicosil (4→6)- transferase 
é a responsável pelas ramificações. 
 
 
 
Esta enzima transfere uma cadeia de 5 a 8 
resíduos de glicosil da extremidade não 
redutora da cadeia para um outro resíduo 
da cadeia unindo em ligação α (1 6). 
O efeito biológico das ramificações é aumentar o número de 
extremidades não redutoras o que torna o glicogênio acessível a 
ação das enzimas glicogênio fosforilase e glicogênio sintase. 
Glicogenólise 
Degradação do glicogênio 
Quando a glicemia sangüínea baixa ou há uma 
necessidade de energia para o exercício físico. 
 
- Glicogênio hepático: manter a glicemia. 
-Glicogênio muscular: fornecer energia para a 
contração do músculo. 
 
- A rota metabólica que mobiliza o glicogênio 
armazenado NÃO é uma simples reversão da 
rota de síntese. 
Reações da glicogenólise: 
a) Encurtamento das cadeias: 
 
A enzima glicogênio fosforilase 
cliva as ligações α (1→4) 
entre duas moléculas de 
glicose. 
A fosforilase do glicogênio age nas extremidades não 
redutoras até que sejam atingidos 4 resíduos de 
glicose próximos a uma ramificação. 
b) Remoção das ramificações 
 
Uma transferase remove três resíduos de glicose 
externos aderidos a uma ramificação transferindo 
para uma extremidade não redutora aumentando 
seu comprimento: 
O resíduo isolado de glicose restante unido por uma 
ligação α(1→6) é removido pela enzima α(1→6)-
glicosidase liberando glicose livre: 
 
A cadeia de glicose é degradada pela glicogênio 
fosforilase até 4 unidades de glicose da próxima 
ramificação serem atingidas: 
 
Etapas da degradação do glicogênio: 
A ação da glicogênio fosforilase libera glicose na forma: 
glicose 1- fosfato → glicose-6-fosfato pela enzima 
fosfoglicomutase. 
IMPORTÂNCIA DA REGULAÇÃO? 
 
Manutenção dos níveis de glicose no sangue 
constantes. 
 
- No fígado a síntese de glicogênio é acelerada no 
estado bem alimentado enquanto a degradação é 
acelerada nos períodos de jejum. 
 
- No músculo a degradação acontece durante o 
exercício ativo enquanto e a síntese quando o 
músculo está novamente em repouso. 
1.5 Regulação do metabolismo do glicogênio 
 
 
1.5.1 REGULAÇÃO ALÓSTERICA 
 
 
 A síntese de glicogênio é aumentada quando os níveis de 
energia e disponibilidade de substratos estão aumentados. 
 
 
A degradação é aumentada sempre que os níveis de energia e 
suprimentos disponíveis de glicose são baixos. 
1.5.2 REGULAÇÃO HORMONAL 
 
► Níveis elevados de insulina → aumenta a síntese de 
glicogênio → ativa glicogênio sintase e inibe a fosforilase. 
 
► Níveis elevados de glucagon → causa um aumento na 
degradação do glicogênio → ativa a fosforilase e inativa a 
sintase. 
 
► Adrenalina → aumenta a degradação do glicogênio. Liberada 
no sangue para preparar os músculos, o coração e os pulmões 
para um surto de atividade, ativa a glicogênio fosforilase. 
Grupo de doenças genéticas que resultam de um 
defeito em uma das enzimas necessárias para a 
síntese ou degradação do glicogênio. 
 
 
Formaçãode anormal da estrutura do glicogênio ou 
acúmulo excessivo de glicogênio em tecidos 
específicos. 
1.6. Doenças de Depósito de Glicogênio 
 
 
Tipo Enzima deficiente Espécie 
I (Von Gierke) Glicose - 6 - fosforilase cães 
II (Pompe) Alfa - glicosidase Bovinos, cães, 
codornas 
III (Cori) Enzima desramificação Cão pastor 
Alemão 
IV (Andersen) Enzima de desramificação humanos 
V (McArdel) Fosforilase muscular humanos 
VI Fosforilase hepática humanos 
VII (Tauri) Fosfofrutoquinase muscular humanos 
VIII Fosforilase quinase Rato, 
camundongo 
III - Doença de Cori 
- Causada pela deficiência da 
enzima de desramificação 
do glicogênio. 
 
- O glicogênio se acumula 
porque apenas os ramos 
externos podem ser 
removidos pela glicogênio 
fosforilase. 
 
- Hipoglicemia, aumento do 
fígado e retardo no 
crescimento. 
1.6. Glicogênio e a qualidade da carne 
 
 
Pálida, Mole Escura, Dura 
pH influencia maciez, retenção de água....ph 
muscular no momento do abate é 7.0 
 
 
2. Ciclo das pentoses fosfato 
 
 
 
 
A via das pentoses fosfato ocorre no citosol e é uma 
via de metabolismo da glicose que levam a produtos 
especializados como: NADPH e ribose-5-fosfato. 
 
 Nicotinamida adenina dinucleotídeo 
fosfato (NADPH) 
NADPH: é um transportador de energia química empregado 
nas vias anabólicas. Importante para tecidos que realizam a 
biossíntese de ácidos graxos: glândulas mamárias, fígado e o 
tecido adiposo. 
Os elétrons do 
NADPH são 
utilizados para a 
biossíntese em vez 
de transferir para o 
oxigênio como 
acontece com o 
NADH. 
Ribose-5-fosfato: empregada na biossíntese de ácidos 
nucléicos. A biossíntese de ácidos nucléicos ocorre 
em uma grande velocidade em tecidos que estão 
crescendo, que estão em regeneração e também em 
tumores. 
 
 
Reações da via das pentoses 
fosfato: 
 
1. Desidrogenação da glicose pela glicose 
pela glicose- 6- fosfato desidrogenase. 
 
 
2. O 6-fosfogliconato sofre desidrogenação é 
descarboxilação para para formar a 
cetopentose ribulose 5-fosfato. 
 
 
3. A fosfopentose isomerase converte a a 
ribulose 5-fosfato em ribose 5-fosfato. 
 
 O resultado é a produção de NADPH para as 
reações biossintéticas e a ribose 5-fosfato como 
precursora para a síntese de nucleotídeos.