Metabolismo do Glicogênio

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Metabolismo do Glicogênio
Pode ser entendido como um conjunto de reações que é responsável pela síntese e a degradação do glicogênio no organismo. Nos vertebrados, o excesso de glicose é convertido em glicogênio, sendo então armazenada e servindo como reservas energéticas. O Glicogênio não assume uma forma linear, ele possui ramificações, o que acaba por ter uma importância, como uma maior solubilidade e torná-lo de certo modo mais fácil e viável para a quebra e para a síntese, por exemplo. É encontrado principalmente no fígado e músculo esquelético, no interior de suas células. O glicogênio do músculo fornece uma fonte de energia rápida para o metabolismo aeróbio e anaeróbio, ele pode ser gasto em menos de uma hora durante uma atividade intensa. Já o glicogênio hepático serve como um reservatório de glicose para os outros tecidos quando não há glicose disponível; isso é especialmente importante para os neurônios do cérebro, já que não são capazes de utilizar ácidos graxos como combustível. Vale falar que a reserva energética na forma de glicogênio é muito menor se comparada com a de lipídios.
Degradação do glicogênio, glicogenólise:
É o catabolismo, ocorre quando estamos em jejum ou em meio a uma atividade física. Há a produção de ATP. Há a atuação de três enzimas: glicogênio-fosforilase, enzima de desramificação do glicogênio e fosfoglicomutase.
Encurtamento das cadeias:
A glicogênio-fosforilase catalisa a reação na qual uma ligação glicosídicas (α1 4) entre dois resíduos de glicose em uma extremidade não redutora da cadeia de glicogênio é atacada por um fosfato inorgânico (Pi), removendo o resíduo terminal na forma de α-D-glicose-1-fostato. Há uma preservação de energia da ligação glicosídica por meio da formação do éster de fosfato, glicose-1-fosfato. A adição do fosfato deixa a glicose carregada negativamente, o que a faz permanecer no interior da célula. 
Esse processo ocorre, repetidamente, até que alcance um ponto de quatro resíduos de glicose de um ponto da ramificação (α1 6). Nesse ponto há uma interrupção na atividade da glicogênio-fosforilase.
Remoção das ramificações:
Para que o trabalho da glicogênio-fosforilase continue e haja a formação de glicose é necessária à ação da enzima de desramificação, conhecida também como oligo (α1 6) a (α1 4) glican-transferase, a qual é um dos domínios da cadeia da enzima de desramificação. A enzima de desramificação catalisa duas reações responsáveis pela remoção das ramificações. Primeiro ela transfere três resíduos glicosis mais externos, entre os quatros unidos na ramificação, para a extremidade não redutora da outra cadeia, alongando-a. O resíduo glicosil na posição C-6 é hidrolisado pela ação da glicosidase, a qual é um dos domínios da enzima de desramificação.
Após a hidrólise a enzima glicogênio-fosforilase pode continuar sua atividade.
Conversão da glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato: 
A glicose-1-fosfato é o produto final da reação da glicogênio-fosforilase, ela será transformada em gligose-6-fosfato pela fosfoglicomutase. 
A glicose-6-fosfato formada no músculo esquelético a partir do glicogênio pode entrar na glicólise e serve como fonte de energia para a contração muscular. Já no fígado tem uma finalidade diferente, que é liberar glicose para o sangue quando diminui o nível de glicose sanguínea. Isso requer a presença e atuação de outra enzima: glicose-6-fosfatase (presentes no fígado e rins). A glicose-6-fosfato, formada no citosol, é transportada pelo T1(transportador) ao lúmen do retículo e é hidrolisada pela glicose-6-fosfatase. Pi e a glicose, que são os produtos da reação, são transportados de volta ao lúmen pelos T2 e T3 (transportadores). Por fim, a glicose deixa a célula por meio da GLUT2 da membrana plasmática. Fornecendo glicose ao sangue, desta maneira.
Síntese do glicogênio, glicogênese: 
É o anabolismo, ocorre quando estamos em uma situação de “bem alimentados”. Há a produção de glicogênio que serve como reserva de energia. Ocorre em quase todos os tecidos animais, mas é mais importante no fígado e no músculo esquelético.
O ponto de partida é a glicose-6-fosfato. Uma glicose livre na célula, que pode ter entrado após a ingestão de açúcar pela GLUT5, é transformada em glicose-6-fosfato pelas isoenzimas hexocinase I e II, no músculo, e hexocinase IV (glicocinase) no fígado. Nessa etapa há a utilização de ATP, a qual fica ADP. Após a fosforilação da glicose a fosfoglicomutase a converte em glicose-1-fosfato. 
A glicose-1-fosfato é convertida a UDP-glicose pela ação da UDP-glicose-pirofosforilase. A base nitrogenada uracila trifosfato perde um fosfato e se torna difosfato, ligando-se a glicose, e com isso há a formação de um pirofosfato (PPi), o qual é rapidamente hidrolisado e torna-se Pi. 
 
Quem termina a síntese e forma o glicogênio é a glicogênio-sintase, porém ela não é capaz de iniciar a formação de uma cadeia de glicogênio “de novo”, há a necessidade de um primer (iniciador), geralmente uma cadeia poliglicosídica em (α1 4) ou uma ramificação que tenha, pelo menos, oito resíduos de glicogênio. Entra em ação a proteína glicogenina, que é ao mesmo tempo o iniciador, sobre qual são montadas novas cadeias, e a enzima que catalisa essa montagem. Essa sequência é montada em seu sítio ativo, todas as glicoses foram derivadas de UDP-glicose. Após a formação da sequência de uma cadeia com oitos glicoses a glicogênio-sintase consegue trabalhar, adicionando UDP-glicose na extremidade não redutora, até formar glicogênio. Há também o trabalho de uma enzima ramificadora, responsável pela formação das ramificações do glicogênio.
Regulação da síntese e da degradação do glicogênio:
A manutenção dos níveis de glicose no sangue é muito importante, com isso faz com que haja uma rigorosa regulação da degradação e síntese do glicogênio. Essa regulação ocorre em dois níveis. Em primeiro lugar a glicogênio-fosforilase e a glicogênio sintase são controladas alostericamente; em segundo, as vias de degradação e síntese são reguladas hormonalmente. Alguns hormônios glicorreguladores incluem: insulina, glucagon, epinefrina, cortisol e hormônio do crescimento. 
Ativação da glicogênio-fosforilase para a degradação do glicogênio: 
Ocorre em situações como jejum e em meio uma atividade física. 
Nas células podemos encontrar duas formas da glicogênio-fosforilase, a α(ativa), ativa quando fosforilada, e b(menos ativa). Se compararmos o fígado e o músculo, poderemos observar que a ativação da glicogênio-fosforilase pode partir de sinais diferentes. 
No músculo: além do controle por meio de hormônios, temos também por meio do Ca2+ e AMP.
- O Ca2+ é um sinal para a contração muscular. Em tal momento os músculos necessitam de uma fonte de energia rápida. Devido impulsos nervosos há uma liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma das células musculares que se ligam a calmodulina (subunidade da fosforilase-b-cinase). O Ca2+ acaba ativando a cinase que fosforila a glicogênio-fosforilase b transformando-a em α, ou seja, ativando-a. 
- O AMP se acumula no músculo em contração vigorosa, por exemplo, com a degradação de ATP. Dessa forma o AMP se liga a glicogênio-fosforilase b (inativa) e a ativa, causa sua ativação sem a fosforilação. Quando o ATP está em níveis normais ele bloqueia o sítio alostérico ao qual o AMP se liga, causando a inativação da glicogênio-fosforilase. 
O controle hormonal acontece da seguinte maneira, adrenalina – resposta de luta ou fuga-sinalizado - (músculo) e glucagon (fígado) se ligam a um receptor, localizado no miócito e hepatócito. Nesse receptor há uma proteína ligada a ele que por meio da ATP se torna AMPcíclico (AMPC) o qual ativa a PKA que por seguinte ativa a fosforilase-cinase. Uma vez ativada ela irá fosforilar a glicogênio-fosforilase b tornando-a α, ativando-a. Além de fosforilar a glicogênio-fosforilase ela fosforila a glicogênio-sintase, inativando-a.
Ativação da glicogênio-sintase, para a síntese de glicogênio:Encontramos a glicogênio-sintase nas células de duas maneiras: α (ativa), ativa quando desfosforilada, e b (menos ativa). Ocorre em uma situação de bem alimentado. Quando nos alimentamos a insulina aumenta. A insulina se liga no receptor que está localizado na membrana dos hepatócitos e ativa uma enzima chamada PP1. A PP1 desfosforila a fosforilase-cinase e a glicogênio-fosforilase, inativando-as. Além de suas inativações ela ativa a glicogênio-sintase, por meio da desfosforilação (é ativa quando está desfosforilada). A glicose que está em excesso no sangue necessita entrar nas células para que haja a síntese de glicogênio. E a glicose entra por meio do GLUT2 nos hepatócitos, porém não há GLUT suficiente para a alta concentração de glicose. Para satisfazer a demanda de glicose e sintetizar o máximo de glicogênio a PP1, além de desfosforilar as enzimas, serve como um sinalizador para que os GLUT que estão armazenados no interior de vacúolos presentes no citoplasma saiam e vão para a membrana. Com isso é possível entrar com as glicoses em excesso na corrente sanguínea, entretanto os estoques de GLUT acabam, e aí entra de novo a PP1, a qual manda sinais ao núcleo para que haja a síntese de GLUT. E assim há a ativação da síntese de glicogênio.