bioquimica

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BIOQUÍMICA
Via Glicolítica 
Consiste num processo anaeróbico, que ocorre no citosol da célula, com saldo positivo de 2 ATP e 2 Piruvatos (que podem ser convertidos em acetil-coA, no ciclo de Krebs, ou em lactato, na fermentação lática). A glicose é formado por 6 carbonos, que é capaz de suprir uma enorme variedade de intermediários metabólicos. A concentração de glicose é definida por glicemia (alta: hiperglicemia / baixa: hipoglicemia / ideal: normoglicemia). Para a glicose entrar no célula, é necessário o hormônio insulina que estimula uma cascata de reações bioquímicas. A glicose possui 9 etapas e 10 reações para a sua conversão em 2 Piruvatos e é dividida em duas fases: preparatória (preparação para transferência de elétrons e fosforilação do ADP) e de pagamento. 
PRIMEIRA ETAPA: Onde a glicose é fosforilada pela HEXOQUINASE e passa a ser glicose-6-fosfato. Essa fosforilação ocorre porque sem ser fosforilada, a glicose pode escapar da célula, e quando fosforilada ela fica presa lá dentro, nesse processo o ATP doa um fosfato ao carbono da glicose, dessa forma a deixando presa na célula. Aqui ocorre o primeiro gasto de energia e é importante lembrar que a glicose não perde nenhum carbono, há apenas um rearranjo na sua estrutura. É a primeira etapa irreversível, regulada por inibição ou ativação da enzima.
Hexoquinase: Ela é inibida alostéricamente pelo seu produto (glicose-6-fosfato) porque subentende-se que há muita glicose-6-fosfato e que não há necessidade de produzir mais, então ela é inibida temporariamente e reversivelmente, colocando a velocidade de formação da glicose-6-fosfato em equilíbrio coma a sua velocidade de formação. A hexoquinase é encontrada nos músculos e em outros tecidos, possui alta afinidade com a glicose (fosforila a glicose para aprisiona-la na célula).
Glicoquinase: É uma isoforma da hexoquinase, elas catalisam a mesma reação, porém essa é encontrada no fígado e possui baixa afinidade com a glicose, sendo assim, não é inibida quando há grande concentração da glicose-6-fosfato, por ela ter um alto km, ter baixa afinidade, ela não fosforila a glicose permitindo a sua saída para outros órgãos, que tem a hexoquinase (alta afinidade). Ela estoca glicose quando em excesso e libera para o resto do corpo quando está faltando. 
SEGUNDA ETAPA: Glicose-6-fosfato é reorganizada em frutose-6-fosfato, que é uma outra hexose. É uma etapa reversível. 
TERCEIRA ETAPA: Há, novamente, uma fosforilação (com isso, há gasto de energia). É uma reação irreversível realizada pela fosfofrutoquinase (é a principal enzima reguladora da glicose, é irriversivel porque a G6P e F6P podem realizar papeis em outras vias, e o produto da fosfofrutoquinase não). Nessa etapa, a glicose é fosforilada, produzindo frutose-1,6-bisfosfato, ocorre gasto de energia porque é acoplada à hidrolise de ATP (se transforma de ADP e libera o P que fornece energia para a reação).
Fosfofrutoquinase: A sua atividade é aumentada através de uma modulação alostérica do ATP, ele será inibidor da PFK quando em alta concentração no sentido de que ‘’faz menos ATP porque a concentração já está alta’’. O ATP funciona como substrato (fornecendo energia) ou inibidor (alta concentração). Funcionando como inibidor, o ATP se liga ao sítio alostérico e muda a conformação da enzima, é importante lembrar que o sítio alostérico tem menor afinidade do que o sítio ativo, por isso que o ATP só inibe quando está em alta concentração. Já o sitio ativo, tem alta afinidade ao ATP (substrato), eles se ligam mesmo quando estão em baixa concentração. É normal imaginar que quando há alta concentração de ADP, a fosfofrutoquinase é ativada para produzir mais ATP (porque ATP = ADP + P), porém não é verdade porque existe uma reação, catalisada por adenilatocinase, que transforma 2 ADP em 1 ATP + 1 AMP, quando a concentração de ADP está muito alta, dessa forma ela recupera um ATP que será reutilizado e sobra AMP, então esse AMP é o modulador positivo (porque indica que tinha muito ADP, então está sendo realizada muita desfosforilação do ATP, ou seja, está em falta). O AMP tem menor energia quando comparado ao ATP.
Além desses dois moduladores (ADP e AMP), existe uma outra enzima chamada fosfofrutoquinase 2 (não faz parte da via glicolítica). Seu produto é frutose-2,6-bisfosfato e funciona como um ativador da PKF, porque quando a glicose está em alta concentração, aumenta a concentração de frutose-6-fosfato e é necessário que haja a fosforilação, pela PKF, para transformá-la em frutose-1,6-bisfosfato, então a alta concentração de frutose-6-fosfato favorece a síntese da frutose-2,6-bisfosfato que é um ativador potente da PKF. Como ela é uma molécula reguladora muito potente, é preciso que ela seja controlada, com isso, ela pode ser sintetizada e degradada. A PKF2 é uma enzima bifuncional, tem duas atividades enzimáticas, um domínio é a PKF2 e o outro é a F2,6BIS-FOSFATASE. 
Quando há um momento de jejum, o nível de insulina fica baixo e o de glucagon (hormônio da fome) aumenta. No fígado, o glucagon circula no sangue até encontrar o hepatócito, se ligando ao seu receptor de membrana, quando essa ligação acontece, o glucagon passa um sinal para dentro da célula que ativa uma enzima capaz de sintetizar AMP cíclico, através do uso de uma molécula de ATP (nome da enzima: adenililciclase). Quando aumenta o AMP cíclico, que é uma molécula sinalizadora, ele se liga à proteína cinase A (PKA), ativando-a. A PKA fosforila a enzima bifuncional, que vai inibir a PFK2 e com isso, haverá diminuição de frutose-2,6-bisfosfato (potente ativador da PFK), então essa concentração menor não vai ativar a PFK, resultando numa diminuição da velocidade da via glicolítica. Isso é de suma importância, porque em jejum a glicólise precisa ser diminuída com PFK não muito ativa, para não gastar o pouco de glicose que ainda tem. A fosforilação, além de inativar a PFK2, vai estimular a ativação da frutose-2,6-bisfosfatase, que vai degradar a frutose-2,6-bisfosfato restante para que ai não haja mesmo a ativação da PFK1. No jejum, o músculo utiliza a glicose (por ter alta afinidade), o fígado não.
No exercício físico é necessário o ATP para fazer a contração muscular, logo é preciso a glicólise funcionando (porque produz dois ATP e dois piruvatos *importante para o ciclo de Krebs*). A liberação do hormônio adrenalina, com o exercício físico, tem função parecida com o glucagon. Ele não entra na célula, apenas se liga ao seu receptor específico. Ela também ativa a adeniliciclase que está na célula (produz AMP cíclico, com o uso de um ATP, o AMP é uma molécula sinalizadora e quando em alta concentração, se liga à PKA e a ativa.). Só que diferente do que ocorre no fígado, a PKA vai mudar a conformação da PFK2 no sentido de aumentar a atividade da PFK2 para sintetizar frutose-2,6-bisfosfato, que ativa a PFK mantendo a glicólise ativa. Mais uma diferença é na inibição da frutose-2,6-bisfosfatase, deixando a frutose-2,6-bisfosfato em alta concentração. Outro fator importante é a reserva de glicogênio no fígado, porque na hora do exercício, o glicogênio vai quebrar a glicose e jogar para o sangue para o músculo utilizar. 
QUARTA ETAPA: Ocorre a divisão da frutose-1,6-bisfosfato, que é uma hexose, em duas trioses, pela enzima aldolase. Formando a diidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. Apenas o gliceraldeído-3-fosfato vai ser o substrato da reação seguinte, então há a conversão de diidroxiacetona em gliceraldeído-3-fosfato, então é como se a aldolase quebrasse a hexose em dois gliceraldeído-3-fosfato. É uma reação reversível, até agora o saldo está negativo porque foram usados 2 ATPs. 
QUINTA ETAPA: Ocorre a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bisfosfoglicerato, sendo que esse fosfato não vem de um ATP, ele é livre no meio e a energia para a ligação desses veio do NAD+, que tira dois hidrogênios do gliceraldeído-3-fosfato e libera um NADH. (Porquê hidrogênios não podem sair soltos no meio). Essa desidrogenação que é responsável pela energia para a ligação do fosfato domeio para formar 1,3-bisfosfoglicerato. É uma fosforilação oxidativa porque há transferência de elétrons e são produzidos 2 NADH.
A glicólise gasta NAD+ para liberar energia para reação, o que pode acabar com o estoque de NAD+ (forma oxidada) da célula, quando tem oxigênio, a própria respiração recupera os NAD+, convertendo NADH em NAD+. Mas quando não há oxigênio, existe uma enzima que tira CO2 (piruvato descarboxilase) do piruvato e o transforma em acetoaldeído para ser transformado em álcool pela álcool desidrogenase, e como o etanol tem mais hidrogênio, essa enzima usa os hidrogênios do NADH e o converte em NAD+, então além de produzir CO2, regenera o NAD+, para ser novamente usado na glicólise. A levedura fica bem sem O2, mas os animais não conseguem ficar sem O2, por isso realizam fermentação lática, da mesma forma que na fermentação alcóolica, o lactato tem mais hidrogênios que o piruvato, esses hidrogênios são do NADH, que se converte em NAD+ novamente. A fermentação lática forma NAD+ e ácido lático. Então quanto mais O2, menos lactato. 
SEXTA ETAPA: O 1,3-bisfosfato entra como substrato da próxima reação junto com um ADP, ocorre uma fosforilação e forma 3-fosfoglicerato + ATP. A energia para formar o ATP vem da quebra de ligação do fosfato na própria molécula (1,3-bisfosfato para 3-fosfoglicerato), o fosfato vai para o ADP e se transforma em ATP. Então aqui há o pagamento de 2 ATPs porque isso ocorre nas duas moléculas de gliceroldeído-3-fosfato. 
SÉTIMA ETAPA: Há uma reorganização (mudança de posição do fosfato) da molécula e ela passa de 3-fosfoglicerato para 2-fosfoglicerato, ela está se preparando para que seja possível a síntese de um outro ATP. 
OITAVA ETAPA: Ocorre uma desidratação (saída de uma molécula de água) da 2-fosfoglicerato, pela enzima enolase e forma a fosfoenolpiruvato. 
NONA ETAPA: Nessa última etapa, há a transferência do fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, pela enzima piruvato-quinase, formando piruvato (não possui fosfato) + ATP. Essa fase produz dois ATPs (porque ocorre em dobro devido à quebra da hexose em duas trioses). É uma etapa irreversível e essa enzima responsável piruvato-quinase é regulada alostericamente por ATP, assim como a fosfofrutocinase, em altas concentrações de ATP, essa enzima é inibida. No fígado, a PKA fosforila a piruvato-quinase, além da enzima bifuncional, e quando fosforilada, ela é inibida, então a alta concentração de glucagon também inibe, não diretamente, a piruvato-quinase (ocorre apenas no fígado e cérebro, nos músculos a fosforilação da piruvato-quinase não a inibe). 
SALDO LÍQUIDO DA GLICOLISE: 2 ATPs, 2 NADH e 2 PIRUVATOS. 
Ciclo de Krebs 
O ciclo de Krebs, que ocorre dentro da mitocôndria (o piruvato entra na mitocôndria e lá é convertido em acetil-coA), mais precisamente na matriz mitocondrial, produz apenas 2 ATPs a partir de 2 piruvatos da glicólise, mas ele oxida (retirar hidrogênios e elétrons para dar origem à CO2) matéria orgânica e passa pro NAD e pro FAD (que se convertem em NADH e FADH2, que vão para a cadeia respiratória, com a energia desses elétrons que a cadeia vai produzir ATPs ~ total de 28). 
Para realizar uma pesquisa sobre respiração celular, é necessário um respirômetro (aborda relação estequiométrica entre glicose, carbono e CO2 produzidos) numa parte homogeneizada de um músculo. Para determinar se há ou não a respiração, é necessário medir a produção de CO2, se for catalítica, é porque há respiração. Há um consumo de O2 e produção de CO2.
Para cada glicose, saem 6CO2, todos os carbonos da glicose vão embora como CO2. Somente o piruvato (acetil-coA no caso) está sendo gasto, ocorre uma oxidação completa da glicose, por isso não há consumo dos intermediários (quando adiciona mais intermediário ao meio, há maior formação de CO2). E no ciclo, como um todo, o substrato é o Acetil-coA (piruvato convertido em acetil-coA por uma oxidação, ele é desidrogenado e descarboxilado pela enzima piruvato desidrogenase. O acetil-coA permite a regeneração dos intermediários, sem ele o ciclo não gira, porque é ele o fornecedor dos carbonos). Nessa reação ocorre a descarboxilação e desidrogenação (saída de H+ pelo NAD+ (se reduz a NADH).
A piruvato desidrogenase faz a conversão de piruvato em acetil-coA e é muito regulável, tem efeito inibitório de acetil-coA e NADH, sendo uma regulação alostérica, então só vai inibir a atividade da enzima se tiver em alta concentração. Também existe um outro mecanismo de regulação que é a quinase especifica que fosforila a piruvato desidrogenase e em forma fosforilada, ela fica inativa. Então, a fosforilação da enzima pela quinase e o excesso de NADH/acetil-coA inibem essa enzima, porque além de ser um modulador alostérico, ele também ativa essa quinase que fosforila e inativa de forma muito eficiente a piruvato desidrogenase. A quinase não pode ficar ativa e inibir sempre sempre a piruvato desidrogenase porque há necessidade de conversão de piruvato em acetil-coA, por isso ela também é regulada pela concentração de outras moléculas vão inibir a sua atividade. Quando aumenta o NAD+ (porque diminuiu a quantidade de NADH) e diminui o acetil-coA (pelo o aumento de piruvato), assim como a alta concentração de ADP (porque ATP é substrato para a fosforilação, em alta concentração tem efeito de ativação da quinase), ocorre uma inibição da atividade dessa quinase, parando de fosforilar a piruvato desidrogenase, para que ela possa ficar ativa. Junto com a inativação da quinase, é necessário uma enzima para tirar o fosfato daquelas piruvato desidrogenases que foram fosforiladas, a enzima responsável é chamada de fosfatase. A fosfatase deixa a piruvato desidrogenase realmente ativa. Essa regulação é importante porque ela determina o destino do acetil-coA, se ele vai para o ciclo de Krebs ou se permanece como piruvato, para a fermentação. 
As coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) funcionam como regulador da atividade do ciclo, podem regular a atividade das enzimas. Aumento da concentração de NADH inibe a velocidade do ciclo e o aumento da concentração de ATP inibe enzimas do ciclo, porém quando em baixa concentração (aumento da concentração de ADP) estimula o ciclo. Enzimas como isocitrato desidrogenase é inibida por ATP e NADH e estimulada por ADP e alfa-cetoglutarato desidrogenase é inibida por ATP, NADH e succinil-coA (produto dessa reação). Explicando melhor, O NADH é um regulador alostérico que em alta concentração inibe a atividade de algumas enzimas (piruvato, isotrato e alfa-cetoglutarato desidrogenase). Por ser o produto principal do ciclo, quando está em altas concentrações acaba inibindo, porque subentende-se que já tem muito NADH e não precisa produzir mais, se não sobraria. 
O ATP também pode inibir o ciclo, porque é o produto da última função da respiração (que é produzir ATP), então quando em altas concentrações, vai inibir o ciclo porque já tem ATP demais e não é necessário a produção. E se o ADP está alto, é porque o ATP está baixo (ATP se transforma em ADP quando é desfosforilado, para a obtenção de energia para determinadas reações), então o ADP vai estimular o ciclo porque há baixa concentração de ATP e tem que produzi-lo. 
A piruvato desidrogenase (que determina se o piruvato vai ser transformado em acetil-coA) é muito regulada, no sentido inibitório, por NADH, ATP e acetil-coA (alostericamente). A isocitrato desidrogenase é inibida por ATP e NADH e estimulada por ADP. A alfa-cetoglutarato desidrogenase é inibida por ATP, NADH e succinil-coA. 
PRIMEIRA ETAPA: Piruvato se convertendo à acetil-coA, pela piruvato desidrogenase. O CO2 (libera energia que torna possível a entrada da coA) do piruvato sai e no lugar dele entra a coenzima A. Há uma liberação de NADH também. 
SEGUNDA ETAPA: Acetil-coA se une a Oxalacetato e dá origem ao Citrato. Quando ocorre essa reação, a coenzima A vai embora para o meio, formando o citrato. A quebra da ligação com a coenzima-A produz uma variação de energia livre que é usada para fazer outras ligações, como essa reação de oxalacetato+acetil=citrato.TERCEIRA ETAPA: Citrato vai ser convertido em aconitato que vai ser convertido em isocitrato. De citrato para aconitato, a molécula é apenas reorganizada e tem a saída de uma molécula de água. De aconitato para citrato, a molécula de água volta em posição diferente, sendo possível tirar o CO2 da molécula de isocitrato na próxima etapa.
QUARTA ETAPA: CO2 sai da molécula de isocitrato e saem hidrogênios que vão formar a molécula de NADH+H. Forma molécula de alfa-cetoglutarato. 
QUINTA ETAPA: Alfa-cetoglutarato é transformado em succinil-coA, saída de CO2 torna possível a entrada de uma co-A e há a formação de NADH, pela saída de hidrogênio da alfa-cetoglutarato. 
SEXTA ETAPA: Succinil-coA convertido em Succinato, nessa reação tem-se a saída da coenzima A, para fornecer energia, para pegar um fosfato que está solto no meio e uni-lo ao GDP, formando molécula de GTP. Esse GTP libera o fosfato, voltando a ser GDP, que se liga à um ADP, formando um ATP. 
SÉTIMA ETAPA: Succinato é convertido em Fumarato, nessa reação um FAD receberá hidrogênios e elétrons do succinato e forma um FADH2, porque não tem energia suficiente para formar NADH nessa reação. 
OITAVA ETAPA: Para restaurar o oxalacetato: Fumarato se converte em Malato, nessa reação a água torna possível a formação da molécula de malato, porque fornece hidrogênios para essa molécula. Na reação de malato para oxalacetato, haverá produção de mais um NADH+H, pela retirada de dois hidrogênios da molécula de malato. 
PRODUÇÃO NO CICLO DE KREBS: 8NADH, 2FADH3 E 2 ATPs. 
OBS: No fígado, o citrato pode inibir a PFK por aumentar a concentração de ATP. Porque quando há citrato, significa que acetil-coA está sendo produzido. Em altas concentrações de citrato, significa que há muito acetil-coA sendo formado, então a glicólise pode ser desacelerada. 
Cadeia Respiratória
Para saber em qual compartimento celular a respiração ocorre, foi feito testes com fígado. 1) homogeneizar o fígado, 2) centrifugar gradativamente e estudar o precipitado, 3) fazer o teste para cada fração no respirômetro. Então foi visto que o consumo de O2 ocorre principalmente na mitocôndria, lá é onde tem a fosforilação oxidativa (consumo de O2 e produção de CO2). Mas para descobrir em qual local exatamente, separaram as membranas da mitocôndria e foi observado a formação de vesículas, testaram no respirômetro e descobriram que é lá onde ocorre o consumo de O2 e é lá onde estão os citocromos. O consumo de O2 é o responsável pela oxidadação do NADH e FADH2. O NADH e FADH2 do ciclo de Krebs irão para a cadeia respiratória para produzir energia na forma de ATP (substrato+consumo de O2). Por meio da respiração mecânica, obtêm-se O2 que é levado para a cadeia respiratória, que só ocorre na presença de O2 (aceptor final porque é o maior oxidante, sem ele não há o transporte de elétrons) para a produção de ATP a partir da oxidação do NADH e FADH2. A cadeia respiratória ocorre na mitocôndria e é uma transferência de elétrons, começando a jogar elétrons de uma proteína pra outra e nisso ocorre a liberação de energia e fluxo de prótons. 
Os citocromos (proteínas capazes de oxidar e reduzir) vão ser reduzidos (receberão elétrons do NADH que vai passar a ser NAD+ novamente) por ordem crescente de afinidade por elétrons, o seguinte rouba elétrons vindo do NADH (produzidos na matriz mitocondrial pelo ciclo de Krebs) e assim sucessivamente, formando a cadeia transportadora de elétrons até chegar ao O2 (que é o aceptor final, por ser o maior oxidante), com os prótons do meio, há a formação de H2O na respiração. A cada passagem pelos citocromos há uma variação de energia, devido a reação de oxirredução, e a energia livre é usada pelo citocromo para mudar de conformação e funcionar como bomba de prótons, jogando H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas, isso faz com que haja um gradiente de prótons, visto que a concentração de H+ no espaço intermembranas aumenta, diminuindo o pH. Esse fluxo de prótons só ocorre porque os ATPs só serão formados quando os prótons voltarem para a matriz mitocondrial, por diferença de concentração, passando pelo formador de ATP, a ATP sintase, e esse fluxo é importante porque a energia potencial derivada desse gradiente faz a proteína se movimentar, a ATPase tem um sítio ativo aberto quando não está ativa, tornando possível a ligação de ADP + Pi, quando isso acontece o sitio se fecha e aprisiona o ATP formado lá dentro. Com a movimentação da enzima, pelo transporte de prótons, a enzima se abre e libera o ATP. 
A membrana externa da mitocôndria é permeável porque possui porinas, então permite a entrada de muitas substancias para o espaço intermembrana. Já a membrana interna é impermeável, só permite a passagem de substancias que possuem seus respectivos transportadores. O ATP formado deve sair da mitocôndria para ser usado em outras partes da célula e ele sai a partir do trocador, que coloca ADP para dentro para sintetizar ATP. Também há um transportador de fosfato, utilizado para sintetizar ATP. 
Quando o NADH+H jogam seus elétrons e prótons na cadeia respiratória produzem 2,5 de ATP porque eles liberam 4 prótons no complexo 1, 4 prótons no complexo 3 e 2 prótons no complexo 4 totalizando 10 prótons e 2,5 de ATP (porque cada 4 prótons produz 1 ATP). Quando o FADH2 joga os seus elétrons e prótons na cadeia respiratória produz 1,5 de ATP porque libera somente 4 prótons no complexo 3 e 2 prótons no complexo 4, totalizando 6 prótons e 1,5 de ATP. A matriz fica mais negativa, por causa da ida de prótons para o espaço intermembrana, e isso promove uma energia elétrica e uma energia química. Sendo assim, a diferença de cargas da matriz mitocondrial e o espaço intermembrana provoca a ida dos prótons para a matriz de volta e essa ida libera a energia necessária para a fosforilação do ADP em ATP.
LANÇADEIRA DE GLICEROL-FOSFATO: Como o NADH formado no citosol é transportado para a mitocôndria para ser oxidado? Tem uma enzima que fica boiando no citosol que faz a conversão de diidroxicetona fosfato (triose) em glicerol fosfato, essa conversão se dá pelos 2H da oxidação do NADH+H (no citosol), o transformando em NAD+ novamente. Para não ser consumida essa diidroxicetona, o glicerol-fosfato quando entra na célula é convertido novamente em diidroxicetona por uma isoforma mitocondrial, que faz uma reação reversa usando o FAD, então ele passa a ser FADH2 e é usado para jogar os elétrons para o seu complexo específico. Essas enzimas não são gastas, são apenas usadas para transportar NADH e FADH2. 
Glicogênio
O glicogênio é uma reserva de glicose, um polímero de glicose que é formado quando se tem excesso do substrato. Ele fica armazenado para momentos de necessidade. A glicose que entra na célula gasta ATP para ser fosforilada, já a glicose finda do glicogênio já vem fosforilada, não gasta energia (no caso dos músculos ou outras células). Só não gasta ATP quando se quebra glicogênio na própria célula que vai ser usado. 
O fígado tem uma produção muito grande de glicogênio, comparado aos músculos, devido à hexoquinase (presente nos músculos) que é inibida pela presença de muito glicose-6-fosfato. Além da inibição da hexoquinase, as fibras musculares ocupam muito espaço, não teria onde armazenar tanto glicogênio quanto no fígado. No fígado, a síntese e degradação do glicogênio são reguladas para enfrentar as necessidades do organismo como um todo, já nos músculos, esses processos são regulados para enfrentar necessidades do próprio musculo. 
A reserva de glicogênio é utilizada rapidamente, por exemplo no jejum durante a noite, a reserva de glicogênio diminui drasticamente para obter glicose e isso é muito importante. O glicogênio forma grânulos que fica no citosol da célula e associados à eles, ficam as enzimas de degradação. A ligação entre as glicoses é sempre feita entre o carbono 1 de uma glicose e 4 da outra, já as ramificações têm ligação 1-6, já que o carbono 4 fica ocupado. 
As vias de degradação e síntese são independentes, não são o reverso uma da outra.Isso é importante porque permite uma regulação independente. Se inibir a síntese, não inibe a degradação. Se inibir a degradação, não inibe a síntese. 
Na degradação do glicogênio, as glicoses vão sendo liberadas uma por uma, por um processo de fosforilase (onde um fosfato entra na ligação 1-4), o nome da enzima que faz essa quebra do glicogênio é glicogênio fosforilase, essa enzima forma um glicogênio com uma glicose a menos, porque quebra a ligação glicosídica e liga fosfato, formando glicose-6-fosfato. 
Na ramificação (ligação 1-6) é diferente, o glicogênio vai sendo degradado e quando chega a três resíduos de glicose, forma-se uma estrutura que não tem mais afinidade com a enzima, não é mais um substrato da glicogênio fosforilase. Devido à isso, tem a enzima desramificadora que pega o bloco de três glicoses e faz uma atividade transferasica, transfere para a cadeia de baixo. Sobra somente a glicose da ramificação, que é retirada por uma atividade glicosidática, quebrando a ligação 1-6 por hidrólise, deixando o resto da cadeira que sobra sem ramificação, que volta a ser substrato da glicogênio fosforilase. 
A glicose-1-fosfato não é intermediário da glicólise, então tem uma enzima que apenas troca a posição do fosfato, o transformando em glicose-6-fosfato, essa reação é reversível e apenas permite que a glicose siga para a via glicolítica.
 Esse processo ocorre em qualquer outro lugar da célula que esteja precisando de gligose, ou seja, degradando o glicogênio. No fígado, quando não é necessário, não se deve gastar a glicose, então ela deve ser encaminhada à outras células que precisam mais. Mas como a fosforilação impede a saída da glicose da célula, no fígado, e apenas nele, tem a glicose-6-fosfatase que hidrolisa a glicose-6-fosfato. Assim, tem-se glicose e fostato inorgânico livres que podem seguir para outras células. É importante lembrar que a glicose solta no fígado, devido ao processo da glicose-6-fosfatase, não volta a ser glicose-6-fosfato, devido ao alto KM da glicoquinase, esse alto KM significa que ela tem baixa afinidade à glicose e como a glicemia está baixa, a glicose tende a sair da célula. 
Na síntese do glicogênio, acontece quando há glicose de sobra, quando a glicemia está alta. Assim que a glicose entra na célula, ela é fosforilada a glicose-6-fosfato pela hexoquinase, principalmente devido à alta afinidade, ou glicoquinase, gastando ATP. E como tem muita glicose entrando na célula e gerando muito ATP, acaba inibindo a PFK-1 (inibição alostérica por ATP). Então, há um acúmulo de glicose-6-fosfato e ela segue o caminho de formação do glicogênio, mas para isso precisa ser, primeiramente, transformada em glicose-1-fosfato que vai ser direcionada para a formação do glicogênio. A glicose-1-fosfato precisa ser identificada para seguir para a síntese, então ela vai ser ativada pelo UTP, essa reação vai ter como produto a UDP-glicose + PPi. A UDP-glicose é substrato da enzima que sintetiza o glicogênio, a glicogênio sintase. Essa enzima liga a UDP-glicose à um glicogênio que já estava formado, porem para essa ligação, ela quebra a ligação do UDP com a glicose, liberando o UDP para o meio. A energia liberada na quebra dessa ligação é usada para ligar a glicose ao glicogênio.
Regulação do metabolismo do glicogênio: A principal regulação é hormonal! 
Em situação de jejum: há um aumento de glucagon (hormônio da fome) no sangue. Quando o glucagon se liga ao seu receptor, faz com que esse receptor tenha uma mudança conformacional, que faz ele interagir com a proteína G (tem 3 subunidades: alfa, beta e gama. A alfa possui um GDP ligado à ela). Quando a proteína G interage com o complexo hormônio-receptor, há a troca do GDP pelo GTP e isso faz com que a ptn G se solte do complexo e a subunidade alfa se solta das subunidades beta e gama. A subunidade alfa+GTP interage com a adenilato ciclase e isso a ativa para sintetizar AMPcíclico. A própria subunidade alfa tem uma atividade GTPásica, que tem capacidade de hidrolisar o GTP em GDP novamente. Porém, quando a subunidade alfa fica ligada ao GDP, ela perde a afinidade pela adenilato ciclase, deixa de ativá-la, e se reencontra com o restante da proteína G. 
O sinal do glucagon é ligado e desligado rapidamente, então o AMPc vai sendo sintetizado enquanto o glucagon está ligado, quando ele está em alta concentração. O AMPc que foi sintetizado vai sendo sempre degradado, então quando a sua produção é paralisada, a concentração fica baixa. O nome da enzima que realiza essa reação de degradar AMPc é fosfodiesterases, hidrolisam AMPc e retiram a sua atividade sinalizadora. Quando a síntese de AMPc está ativada, ela é maior do que a degradação pela fosfodiesterase e, por isso, aumenta a concentração de AMPc. 
O AMPc se liga à PKA, ativando-a. Ela fosforila a enzima bifuncional e a piruvato quinase, ela também fosforila a fosforilase quinase, deixando-a ativa. Essa enzima quando fica ativa, degrada o glicogênio (é importante porque em situação de jejum ou exercício, pelo hormônio adrenalina, precisa de energia pela glicose para a via glicolitica, ciclo de Krebs e respiração celular, para gerar ATP). E ao mesmo tempo que ativa a fosforilase quinase, também fosforila a glicogênio sintase, porem, inibe essa enzima. Nesse caso, o mesmo sinal que ativa a degradação, inibe a síntese. 
Durante a degradação do glicogênio, a PP1 deve ficar inibida (para não fosfatar o que for sendo fosforilado). Quando a PKA está ativada, ela fosforila também a subunidade regulatória da PP1 e isso impede que a proteína-fosfatase-1 tenha acesso ao glicogênio, então ela fica parcialmente inativa. E além disso, a PKA fosforila também o peptídeo inibidor, tornando-o ativo e realmente inibidor, ele se liga à PP1 e garante que ela fique realmente inativa. 
O sinal do hormônio é amplificado, ele pode ativar várias moléculas de ptnG, de adenilato etc, gerando muito AMPc, que vão ativar muitas PKA, fosforilando muitas coisas. 
Em situação alimentado: Deve-se reverter as fosforilações, através de enzimas fosfatases. A principal é a PP1 (proteína fosfatase-1).
Tem alta concentração de insulina, que se liga aos seus receptores específicos, ativando-os. Ao final da cascata de reações, tem uma quinase sensível à insulina, que é ativada e fosforila a subunidade regulatória da PP1, em um lugar diferente da PKA, deixando a PP1 ativa, ao contrário do que acontece quando há fosforilação pela PKA. Além da ativação da PP1, há uma fosfatase que é ativada por insuloma e desfosforila o peptídeo inibidor. 
A PP1 desfosforila a glicogênio sintase, ativando-a, desfosforila a fosforilase quinase e a glicogênio fosforilase, inativando-os. Isso tudo ativa a síntese e inibe a degradação. 
Glicogênio fosforilase hepática é conhecida como um sensor da glicose, já que o fígado precisa saber os níveis de glicose. Quando a pessoa está em um estado alimentando, há a entrada rápida de glicose no fígado, nos hepatócitos. A glicogênio fosforilase tem um sitio de ligação à glicose em cada uma das suas duas subunidades, essa ligação altera a conformação da glicogênio fosforilase e isso permite que os fosfatos fiquem expostos. Como a insulina está em alta, a PP1 fica ativa e ela desfosforila a glicogênio fosforilase, deixando-a inativa, e assim para de degradar o glicogênio). Isso evita um gasto de energia desnecessário, porque depois que a degradação é paralisada, a síntese pode ser iniciada. 
Glicogênio fosforilase muscular é ativada quando não está fosforilada, em uma situação de diminuição da carga energética, há o aumento de AMP, que é um modulador alostérico da glicogênio fosforilase muscular, que ao se ligar nela, torna-a parcialmente ativa. Quando o ATP aumenta, ele compete com o AMP, se liga à enzima e desacelera-a. 
Glicogênio fosforilase quinase muscular é ativada pela ligação de cálcio à ela e pela fosforilação da PKA, cada um desses processos deixa-a parcialmente ativa. Quando os dois ocorrem ao mesmo tempo, a fosforilase quinase fica totalmente ativa.