METABOLISMO DO GLICOGENIO

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Thiago Henrique Napoleão
2
CONTEÚDO DA AULA:
• Considerações sobre a glicose como importante fonte de energia para os processos
celulares.
• Glicogênio: ocorrência na natureza, localização celular e definição estrutural.
• Glicogênio hepático e muscular: quantidade armazenada e principais formas de
utilização.
• Estrutura do glicogênio.
• Glicogenólise: etapas, mecanismos de reações e enzimas envolvidas.
• Destinos da glicose 6-fosfato.
• Glicogênese: etapas, mecanismos de reações e enzimas envolvidas.
• Glicogenoses (doenças de armazenamento do glicogênio).
• Controle alostérico do metabolismo do glicogênio.
• Controle hormonal do metabolismo do glicogênio.
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GLICOSE
- Monossacarídeo (aldohexose)
- A oxidação de glicose até CO2 e água libera -2.840 kJ/mol.
- Glicólise, ciclo dos ácidos tricarboxílicos e fosforilação oxidativa.
4
GLICOSE
- Principal fonte de energia metabólica para o cérebro e outros
tecidos.
- É armazenada na forma de polissacarídeos ramificados
(amido ou glicogênio) onde os resíduos de glicose estão
unidos por tipos específicos de ligações glicosídicas.
α1→4 α1→6
GLICOGÊNIO
5
- Principal forma de armazenamento de açúcares em muitos
microorganismos e animais.
- Homopolissacarídeo de cadeia ramificada constituído por resíduos
de glicose (unidos por ligações α1→4 e α1→6).
Grânulos de glicogênio (G) em 
células musculares
Grânulos de glicogênio em células 
do fungo Paracoccidioides
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Grânulos de glicogênio (GN) em 
hepatócitos
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GLICOGÊNIO HEPÁTICO
Armazenado em grandes grânulos citosólicos formando agregados e 
rosetas.
Quantidade armazenada: 90-100 g (aprox. 7% do peso fresco do fígado).
Constitui fonte imediata de mobilização de glicose para a manutenção 
da glicemia em níveis adequados por até 12-18 h de jejum.
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GLICOGÊNIO MUSCULAR
Mobilizado principalmente para 
síntese de ATP necessário para a 
contração.
Quantidade armazenada: 300-400 g 
(aprox. 2% do peso fresco dos 
músculos esqueléticos).
Exaurido em 1 h de atividade 
vigorosa.
Principal fonte de energia em uma 
corrida de velocidade. O produto final 
após a glicólise anaeróbia é o lactato.
8
Amilose
Amilopectina
TIPOS DE CADEIAS DO GLICOGÊNIO
9
10
O processo de quebra da molécula de 
glicogênio, gerando glicose 6-fosfato é 
denominado GLICOGENÓLISE.
O processo de síntese de glicogênio é 
denominado GLICOGÊNESE.
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GLICOGENÓLISE
12
- Remoção de unidades de
glicose das pontas não-
redutoras do glicogênio.
- Envolve três etapas:
1) Fosforólise das ligações α1→4
2) Desramificação
3) Conversão de glicose 1-
fosfato em glicose 6-fosfato/
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ETAPA 1: FOSFORÓLISE DO GLICOGÊNIO
Ponta não-redutora
Adaptado de : R.A. Horton, L.A. Moran, G. Scrimgeour, M. Perry, D. Rawn. Principles of Biochemistry 4th ed. 
©Pearson/Prentice Hall
14
FOSFORILASE DO GLICOGÊNIO
J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer. Biochemistry. 6th ed. © W.H. Freeman and Company
15
MECANISMO DA FOSFORÓLISE DO GLICOGÊNIO
Garrett & Grisham. Biochemistry. Saunders College Publishing
16
ETAPA 2: DESRAMIFICAÇÃO
ENZIMA DESRAMIFICADORA
17
ETAPA 3: CONVERSÃO DA GLICOSE 1-FOSFATO EM 
GLICOSE 6-FOSFATO
18
DESTINOS DA GLICOSE 6-FOSFATO
- Músculos: glicólise
- Fígado: hidrólise e liberação de glicose livre na corrente 
sangüínea (GLUT 2)
glicose 6-fosfatase
19
GLICOSE 6-FOSFATASE
Adaptado de: NELSON, D.L. & COX, M.M. Lehninger Princípios de Bioquímica. 4ª ed. Sarvier, 2010.
20
GLICOGENOSES RELACIONADAS COM 
DEFICIÊNCIAS DAS ENZIMAS ENVOLVIDAS NA 
DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO
Nome Enzima envolvida Manifestações clínicas
Dextrinose limite, doença
de Forbi ou de Cori (III)
Doença de Hers (VI)
Síndrome de McArdle (V)
Enzima desramificadora
Fosforilase hepática
Fosforilase muscular
- Hipoglicemia em jejum; hepatomegalia na
infância; acúmulo do polissacarídeo ramificado.
- Hepatomegalia; acúmulo hepático de
glicogênio; hipoglicemia leve.
- Intolerância ao exercício; nível de glicogênio
muscular alto (2,5 a 4%), baixo nível de lactato
sangüíneo após exercício.
In: R.K. Murray, D.K. Granner, V.W Rodwell. Harper – Bioquímica Ilustrada. 27ª ed. McGraw Hill – Lange.
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Acúmulo de glicogênio em fibras musculares 
esqueléticas na doença de McArdle
(glicogenose tipo V)
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Nome Enzima envolvida Manifestações clínicas
Doença de Pompe (II)
Doença de von Gierke (I)
α1→4 e α1→6 glicosidades
lisossômicas
Glicose 6-fosfatase
- Acúmulo de glicogênio nos lisossomos;
hipotonia muscular; distrofia muscular; morte
por insuficiência cardíaca por volta dos 2 anos
(variante juvenil).
- Acúmulo de glicogênio nas células hepáticas
e no túbulo renal; hipoglicemia; acidemia
láctica; cetose; hiperlipemia.
In: R.K. Murray, D.K. Granner, V.W Rodwell. Harper – Bioquímica Ilustrada. 27ª ed. McGraw Hill – Lange.
OUTRAS DOENÇAS RELACIONADAS COM O 
ARMAZENAMENTO DE GLICOGÊNIO
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Lisossomo congestionado com glicogênio em 
fibra muscular esquelética de bebê com 
doença de Pompe (glicogenose tipo II)
Lisossomo
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GLICOGÊNESE
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ETAPA 1: CONVERSÃO DA GLICOSE LIVRE EM 
GLICOSE 1-FOSFATO
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ETAPA 2: CONVERSÃO DA GLICOSE 1-FOSFATO EM 
UDP-GLICOSE
Garrett & Grisham. Biochemistry. Saunders College Publishing
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ETAPA 3: EXTENSÃO DA CADEIA A PARTIR DAS 
PONTAS NÃO-REDUTORAS
NELSON, D.L. & COX, M.M. Lehninger Princípios de Bioquímica. 4ª ed. Sarvier, 2010.
Formação de ligações α1→4
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A glicogênio sintase necessita de um molde
previamente existente.
1) Cadeia pré-formada com no mínimo oito resíduos de 
glicose unidos por ligações α1→4
2) Glicogenina
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GLICOGENINA
- Possui atividade de hexosiltransferase auto-catalítica.
Modelo de auto-glicosilação da 
glicogenina.
30
GLICOGENINA
-
Glicogenina 1: expressa nos músculos.
- Glicogenina 2: expressa no fígado e músculo cardíaco.
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Estrutura do glicogênio: um centro protéico constituído pela 
glicogenina circundado por diversas cadeias ramificadas de glicose
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- Causa: mutações no gene GYG1 (glicogenina 1),
resultando na inativação da atividade de
autoglicosilação necessária para iniciar a síntese
de glicogênio no músculo.
- Manifestações: Fraqueza muscular, presença de
glicogenina 1 não glicosilada nos músculos
esqueléticos e coração.
DEFEITOS GENÉTICOS DA GLICOGENINA 1
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ETAPA 4: RAMIFICAÇÃO
Formação de ligações α1→6 
ENZIMA RAMIFICADORA (Amilo α(1,4→1,6) transglicosidase) 
Garrett & Grisham. Biochemistry. Saunders College Publishing
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GLICOGENOSES RELACIONADAS COM DISFUNÇÕES 
NA GLICOGÊNESE
Nome Enzima envolvida Manifestações clínicas
Amilopectinose (Doença
deAndersen) (IV)
Enzima ramificadora Hepatosplenomegalia; acúmulo de
polissacarídeo de glicose com poucos
pontos de ramificação; morte por
insuficiência cardíaca ou hepática no
primeiro ano de vida.
Nome Enzima envolvida Manifestações clínicas
Deficiência grave de
glicogênio sintase
Glicogênio sintase Hipoglicemia; hipercetonemia; morte
precoce.
CONTROLE DO METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
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A fosforilase do glicogênio e a glicogênio sintase são
reguladas por:
A) interações alostéricas
B) modificação covalente (fosforilação), em resposta a:
- insulina
- glucagon
- epinefrina
36
FOSFORILASE
ATP Glicose 6-fosfato
Glicose
AMP
-
-
-
+
INTERAÇÕES ALOSTÉRICAS
1) Fosforilase do glicogênio
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GLICOGÊNIO SINTASE
ADP
Glicose 
6-fosfato
Pi
-
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+
INTERAÇÕES ALOSTÉRICAS
2) Glicogênio sintase
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Fosforilase b
INATIVA
Ser14
Fosforilase a
ATIVA
Ser14
P
Proteína fosfatase 1
Fosforilase quinase
FOSFORILAÇÃO
1) Fosforilase do glicogênio
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Glicogênio 
sintase a
ATIVA
Glicogênio 
sintase b
INATIVA
P
Proteína fosfatase 1
Glicogênio sintase 
quinase
FOSFORILAÇÃO
2) Glicogênio sintase
Ativação da glicogênio 
sintase
EFEITO DA INSULINA SOBRE O METABOLISMO
DO GLICOGÊNIO
40
↑ Glicogênese
↓ Glicogenólise
41
EFEITO DO GLUCAGON SOBRE O METABOLISMO
DO GLICOGÊNIO
↑ Glicogenólise
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β-adrenégico
EFEITO DA EPINEFRINA SOBRE O METABOLISMO
DO GLICOGÊNIO NO FÍGADO
↑ Glicogenólise
43
EFEITO DA EPINEFRINA SOBRE O METABOLISMO
DO GLICOGÊNIO NO MÚSCULO
↑ Glicogenólise
REVISÃO
44
• A glicose é uma das principais fontes de energia para os seres vivos,
sendo armazenada na forma de homopolissacarídeos em que os
resíduos de glicose estão unidos por ligações glicosídicas α1→4 e
α1→6.
• O glicogênio é um homopolissacarídeo de glicose contendo vários
pontos de ramificação (uma a cada 8 – 12 resíduos de glicose) e muitas
pontas não-redutoras.
• É a principal forma de armazenamento de glicose em animais e vários
microorganismos, sendo estocado em grânulos presentes no
citoplasma das células. Em vertebrados, o glicogênio é estocado em
grande quantidade nos hepatócitos e nos músculos.
• O glicogênio hepático é mobilizado para o controle da hipoglicemia e o
glicogênio muscular para a geração de ATP para a contração.
REVISÃO
45
• A degradação do glicogênio (glicogenólise) envolve três etapas:
1) Fosforólise do glicogênio
2) Desramificação
3) Conversão de glicose 1-fosfato em glicose 6-fosfato
•A glicose 6-fosfato pode ter diferentes destinos.
• A síntese do glicogênio (glicogênese) envolve as etapas de:
1) Conversão da glicose livre ou da glicose 6-fosfato em glicose 1-
fosfato.
2) Formação de moléculas de UDP-glicose, que funcionam como
doadores dos resíduos de glicose.
3) Extensão da cadeia por adição de resíduos α1→4 ligados
4) Ramificação
REVISÃO
46
• Deficiências no metabolismo de glicogênio resultam em
disfunções/doenças conhecidas como glicogenoses ou doenças do
armazenamento de glicogênio, as quais, dentre outras manifestações,
são caracterizadas por acúmulo do glicogênio, hepatomegalia e
hipoglicemia em jejum.
• O controle do metabolismo do glicogênio é feito através de
interferências alostéricas sobre as enzimas que catalisam os passos
limitantes das vias de degradação (fosforilase do glicogênio) e síntese
(glicogênio sintase).
• O controle hormonal está relacionado principalmente aos efeitos de:
1) Insulina: estímulo da glicogênese e inibição da glicogenólise
2) Glucagon: estímulo da glicogenólise
3) Epinefrina: estímulo da glicogenólise no fígado e músculo.