Regulação do metabolismo do glicogênio

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Regulação do metabolismo do glicogênio - RESUMO 
Logo que entra na célula, a glucose é fosforilada a glucose-6-P pela enzima hexocinase: 
 
A membrana celular é impermeável à glucose-6-fosfato, que pode por isso ser 
acumulada na célula. A glucose-6-fosfato será utilizada na síntese do glicogénio (uma 
forma de armazenamento de glucose), na síntese de outros compostos de carbono na via 
das pentoses fosfato, ou degradada para produzir energia - glicólise. 
Grandes quantidades de glucose-6-P dentro da célula provocam um aumento da pressão 
osmótica. Nessas condições a água terá tendência a entrar para dentro da célula, 
provocando um aumento do seu volume e eventual lise. Por isso, a glucose-6-P vai ser 
armazenada sob a forma de um polímero: o glicogénio. O glicogénio é um 
polissacarídeo pouco solúvel (e que portanto não provoca aumento da pressão 
osmótica), bastante ramificado e constituído exclusivamente por monómeros de glucose 
unidos entre si por ligações -1,4 e -1,6 (nas ramificações): 
 
Para poder ser utilizada na síntese do glicogénio, a glucose-6-fosfato é primeiro 
isomerizada a glucose-1-fosfato, pela enzima fosfoglucomutase. 
 
A adição de glucose-1-P ao carbono 4' de uma extremidade da cadeia de glicogénio não 
é uma reacção favorecida termodinamicamente em condições fisiológicas, uma vez que 
o potencial de transferência de fosfato das ligações C-O-P normais é bastante baixo. Por 
isso, a glucose-1-P vai ser activada, i.e., vai ser transformada numa espécie com alto 
potencial de transferência de fosfato. Isto é conseguido por reacção com uridina 
trifosfatafa (UTP, uma molécula análoga do ATP, mas com uridina no lugar da 
adenina). 
 
Esta reacção, só por si, não parece ser termodinamicamente favorável, pelo que se 
poderia pensar que não teria utilidade. No entanto, o pirofosfato (PPi) que se forma 
nesta reacção pode ser hidrolizado, numa reacção bastante exergónica. A eliminação do 
PPi empurra o equilíbrio no sentido de formação da UDP-glucose, ilustrando mais uma 
vez o princípio da utilização de uma reacção bastante exergónica para tornar espontânea 
uma outra reacção que de outra forma não seria favorecida termodinamicamente. 
A UDP-glucose tem um elevado potencial de transferência de fosfato, o que lhe permite 
doar glucose à extremidade 4' de uma cadeia de glicogénio, numa reacção catalizada 
pela glicogénio sintase: 
 
A glicogénio sintase só consegue adicionar glucose a cadeias de glicogénio pré-
existentes, i.e., não é capaz de começar a síntese de uma nova molécula de glicogénio. 
A síntese do glicogénio é iniciada pela adição de uma molécula de glucose a um resíduo 
de tirosina de uma proteína denominada glicogenina. 
As ramificações são realizadas por uma "enzima ramificadora". Esta actua sobre cadeias 
lineares de glicogénio com pelo menos 11 glucoses. A enzima ramificadora (amilo(1,4 -
->1,6)-transglicosilase) transfere segmentos terminais de glicogénio de cerca de 7 
resíduos de glucose para o grupo OH no carbono 6 de um resíduo de glucose (que pode 
estar na mesma ou noutra cadeia). As ramificações devem estar a pelo menos 4 resíduos 
de distância uma da outra. 
Degradação do glicogénio 
O glicogénio é degradado pela acção conjunta de três enzimas: 
 glicogénio fosforilase, que cliva uma ligação (1-4) com fosfato 
inorgânico (Pi). Esta enzima só cliva resíduos de glucose que estejam a 
mais de 4 resíduos de distância de uma ramificação. Utiliza piridoxal, 
um derivado da vitamina B6, como cofactor. 
 
Uma molécula de glicogénio com ramos de apenas 4 glucoses (o que se 
denomina uma "dextrina-limite") não pode ser degradada apenas pela 
glicogénio fosforilase. Necessita da acção da enzima seguinte: 
 enzima desramificadora do glicogénio: transfere três resíduos de 
glucose de uma ramo limite para outro ramo. O último resíduo da 
ramificação (com uma ligação (1-6)) é eliminado por hidrólise, dando 
como resultado glucose livre e glicogénio desramificado. A hidrólise é 
catalizada pela mesma enzima desramificadora. 
 
A glicogénio fosforilase é bastante mais rápida do que a enzima 
desramificadora, pelo que os ramos exteriores do glicogénio são 
degradados muito rapidamente no músculo em poucos segundos 
quando é necessária muita energia. A degradação do glicogénio para lá 
deste ponto exige a enzima desramificadora e é portanto mais lenta, o 
que explica em parte o facto do musculo só poder exercer a sua máxima 
força durante poucos segundos. 
 fosfoglucomutase: cataliza a isomerização de glucose-1-P a glucose-6-
P, e vice-versa: 
 
A glucose 6-fosfato pode então ser utilizada na glicólise. Ao contrário do 
músculo, o fígado (e em menor extensão, o rim) possui glucose-6-fosfatase, 
uma enzima hidrolítica que cataliza a desfosforilação da glucose 6-fosfato, o 
que lhe permite fornecer glucose ao resto do organismo: 
 
Regulação do metabolismo do glicogénio 
A glicogénio fosforilase é activada por uma sequência de reacções de 
activação desencadeadas pela ligação de uma hormona a um receptor 
membranar específico. A hormona responsável pelo processo é diferente no 
fígado e no músculo, e isto está relacionada com o diferente papel destes 
órgãos e com as enzimas neles presentes: 
 o músculo não possui glucose-6-fosfatase, e não pode por isso 
transformar a glucose-6-P (que não pode sair da célula)em glucose (que 
pode sair das células). O glicogénio do músculo é por isso uma reserva 
de glucose-6-P para consumo póprio em situações de emergência. A 
sua degradação é estimulada pela ligação de uma hormona que sinaliza 
situações de perigo: a adrenalina (também chamada epinefrina). 
 o fígado possui glucose-6-fosfatase, e pode por isso transformar a 
glucose-6-P (que não pode sair da célula) em glucose (que pode sair das 
células). O seu glicogénio é por isso uma reserva de glucose para 
utilização por outras células em períodos de carência de glucose. A 
sua degradação é estimulada pela ligação de uma hormona libertada 
pelo pâncreas quando os níveis de glucose no sangue estão baixos: o 
glucagon.