Síntese e degradação de glicogênio

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 Síntese e degradação de glicogênio 
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Glicogênio
O glicogênio é um polímero de glicose que funciona como reserva desse açúcar para nosso corpo. 
A forma polimerizada é importante, pois reduz a osmolaridade, viabilizando o acúmulo dessas 
biomoléculas dentro das células.
As células hepáticas e musculares são capazes de armazenar glicose na forma de glicogênio, porém 
utilizam esse glicogênio de forma diferente.
A quebra do glicogênio, também chamado de glicogenólise, quando ocorre no fígado, mantém os níveis 
glicêmicos nos períodos entre as refeições, principalmente durante o jejum noturno. 
O fígado não se beneficia do glicogênio que armazena. Sempre que ocorre um quadro de hipoglicemia, 
a degradação do polímero ocorre e a glicose é liberada para a corrente sanguínea para ser consumida 
posteriormente por outros tecidos e células.
Nos músculos, o glicogênio será utilizado para fornecer energia para a própria fibra muscular e, assim, 
a glicose que é liberada na glicogenólise, não é transportada para a circulação sanguínea. 
As fibras musculares de contração rápida possuem uma quantidade maior de glicogênio quando 
comparadas às fibras musculares de contração lenta. Durante uma contração rápida, quando a demanda 
por energia é maior do que o aporte de oxigênio ofertado, o glicogênio dessas fibras é rapidamente 
convertido a glicose e, esse, a lactato. Isso ocorre durante a contração intensa. O músculo passa a 
realizar síntese de ATP através das vias aeróbia e anaeróbia.
Síntese de Glicogênio
A síntese de glicogênio também é conhecida como glicogênese. Esse momento do metabolismo do 
glicogênio é representado pela adição repetida de unidades de glicose às extremidades não redutoras 
de um fragmento de glicogênio. 
Para que isso ocorra, a glicose precisa ser ativada através da sua união com um nucleotídeo de uracila, 
formando a molécula de uridina difosfato glicose (UDP-glicose).
A formação de UDP-glicose ocorre por intermédio de várias de reações. São elas:
• a fosforilação da glicose, com o consumo de um ATP. Essa reação é catalisada pela enzima glicoquinase 
no fígado e hexoquinase no músculo.
• a isomerização da glicose 6-fosfato a glicose 1-fosfato pela ação da fosfoglicomutase. 
• a reação da glicose 1-fosfato com a uridina trifosfato, formando a uridina difosfato-glicose e 
pirofosfato. Essa reação é catalisada pela enzima UDP-glicose pirofosforilase.
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A UDP-glicose é substrato da enzima glicogênio sintase que, efetivamente, ”constrói“ o glicogênio. Ela 
adiciona essa unidade de glicosil da UDP-glicose através de uma ligação alfa 1-4. Para cada resíduo de 
glicose, 2 ATPs são consumidos durante a reação.
A molécula de glicogênio possui ramificações e essas são formadas através de ligações alfa 1-6. As 
ramificações são feitas pela enzima ramificadora, que transfere parte da cadeia de 6 ou 7 resíduos de 
glicose localizados na extremidade para uma parte mais interna do glicogênio, estabelecendo a ligação 
alfa 1-6.
Papel da enzima ramificadora
A reação promovida pela glicogênio sintase prevê a existência de uma cadeia de glicogênio já construída. 
A partir daí a enzima vai adicionando os resíduos de glicose um a um. Quando esse primer não está 
presente, a glicogenina inicia esse processo.
Degradação do Glicogênio
A glicogenólise é a remoção de resíduos de glicose a partir das suas extremidades não redutoras. A 
glicogênio fosforilase é a enzima que catalisa essa reação. Essa enzima possui um grupo prostético 
derivado da vitamina B6, a molécula de piridoxal fosfato.
A glicogênio fosforilase quebra a ligação alfa 1-4 e libera um resíduo de glicose como glicose-1-fosfato. 
Essa reação é semelhante à hidrólise - a diferença é que, no lugar da água, se utiliza um fosfato inorgânico.
A reação vai acontecendo e vai liberando a glicose uma a uma. Essa liberação é interrompida quando se 
atinge os 4 resíduos anteriores a uma ramificação. A degradação pode continuar pela ação da enzima 
desramificadora, que funciona igual à glicosiltransferase, transferindo 3 desses 4 resíduos de glicose 
para uma extremidade não redutora da cadeia do glicogênio.
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A ligação alfa 1-4 é reestabelecida e a glicogênio fosforilase volta a atuar. 
O último resíduo de glicose preso ao glicogênio, através de uma ligação alfa 1-6, é liberado pela ação 
de uma segunda enzima desramificadora, a alfa 1-6 glicosidase. O resíduo liberado nesta etapa é uma 
glicose livre de qualquer ligação com o fosfato.
Cerca de 10% da glicose originada do glicogênio é liberada na forma de glicose; o restante na forma de 
glicose-1-fosfato.
Degradação do glicogênio
Como nossas células conseguem utilizar a glicose-1-fosfato?
A glicose-1-fosfato é convertida a glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase. No músculo, essa glicose-6-
fosfato pode ser degradada pela glicólise anaeróbia, formando lactato, destino metabólico predominante 
nas fibras rápidas, ou pelo metabolismo oxidativo aeróbio produzindo CO2 e H2O, característico das 
fibras lentas.
No fígado, a glicose-6-fosfato é hidrolisada pela enzima glicose-6-fosfatase, produzindo a glicose. Essa 
glicose desfosforilada consegue atravessar a membrana plasmática por meio de permeases específicas 
e, assim, sai da célula hepática. 
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Regulação da Via de Síntese e Degradação do Glicogênio
Um processo altamente regulado, envolvendo controle recíproco da glicogênio fosforilase e glicogênio 
sintase, as quais estão sob a regulação dos hormônios insulina, glucagon e adrenalina.
• GP ativada alostericamente por AMP e inibida por ATP, glicose-6-fosfato e cafeína; 
• GS é estimulada por glicose-6-fosfato;
• Ambas as enzimas são reguladas por modificação covalente - fosforilação.
Regulação pela ação da insulina
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Regulação pela ação glucagon e adrenalina
A glicogênio fosforilase é ativada por uma sequência de reações de ativação desencadeadas pela 
ligação de um hormônio a um receptor membranar específico. O hormônio 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 glicose-6-fosfatase, e não pode, por isso, transformar a glicose-6-fosfato em 
glicose. O glicogênio do músculo é uma reserva de glicose-6-fosfato para consumo próprio em 
situações de emergência. A sua degradação é estimulada pela ligação de um hormônio que sinaliza 
situações de perigo: a adrenalina (também chamada epinefrina).
• o fígado possui glicose-6-fosfatase, e pode por isso transformar a glicose-6-fosfato em glicose. O 
seu glicogênio é, por isso, uma reserva de glicose para utilização por outras células em períodos 
de carência de glicose. A sua degradação é estimulada pela ligação de um hormônio liberado pelo 
pâncreas quando os níveis de glicose no sangue estão baixos: o glucagon.
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 Síntese e degradação de glicogênio.
 EXERCÍCIOS.
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1. (ENADE 2004) Após um traumatismo grave, 
um paciente sem uso de suportenutricional tem 
como maior fonte de fornecimento de calorias 
para a manutenção de sua homeostase a:
a) proteólise.
b) aminoacidólise.
c) lipólise.
d) glicólise.
e) glicogenólise.
2. José é um indivíduo muito trabalhador. De 
tanto trabalhar sequer teve tempo de almoçar, 
de forma que saiudo trabalho hoje as 15 horas 
sem ter feito nenhuma refeição desde o café da 
manhã.
Pergunta-se:
a) Apesar do longo período de jejum, nível 
de glicose no sangue de José não se alterou. 
Que hormônio foi importante para manter sua 
glicemia constante? 
b) Quais são as consequências da sinalização 
desse hormônio no fígado em relação ao 
metabolismo da glicose (glicólise/glicogênese)? 
 
3. Por que a forma polimerizada da glicose é 
importante para a biologia das células?
4. Onde ocorre os locais de síntese e degradação 
de glicogênio?
5. Em uma situação de jejum o glicogênio hepático 
e muscular mantém por um curto período os 
níveis de glicose no sangue. Comente essa frase.
 
6. Na glicogênese (síntese de glicogênio) a 
molécula de glicose precisa ser ativa em:
a) glicose-6-fosfato
b) glicose-1-fosfato
c) uridina-difosfato-glicose
d) uridina-glicose
e) todas as anteriores
7. A isomerização da glicose 6-fosfato a glicose 1- 
fosfato ocorre pela ação da enzima:
a) glicoquinase
b) hexoquinase
c) pirofosforilase
d) fosfoglicosequinase 1
e) fosfoglicomutase
 questão resolvida na aula
 questão enade
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 questão enade
 questão enade
8. A reação da glicose 1- fosfato com a uridina 
trifosfato que origina a molécula de uridina 
difosfato-glicose e pirofosfato é catalisada pela 
enzima:
a) Fosfofrutoquinase 2
b) Proteína quinase A
c) UDP-glicose pirofosforilase
d) UTP-glicose pirofosforilase
e) UDP-glicose mutase
9. Explique de forma sucinta como ocorre a 
síntese de glicogênio nas células hepáticas.
10. A glicogênio fosforilase é a enzima responsável 
por catalisar as reações de quebra do glicogênio. 
Essa enzima possui um grupo prostético derivado 
da vitamina B6, qual é ele?
a) Pirodoxal fosfato
b) Heme
c) Vitamina K
d) Ferro-protoporfirina
e) Protoporfirina
11. Explique de forma sucinta a degradação da 
molécula de glicogênio.
12. (ENADE 2010) A prática esportiva ocasiona 
aumento das demandas orgânicas de energia e 
de nutrientes. Considerando que a maratona é 
uma modalidade esportiva de baixa intensidade 
e longa duração, avalie as afirmativas a seguir.
I. Recomenda-se o consumo de carboidratosde 
elevado índice glicêmico de 2h a 4h apósa 
maratona, com o propósito de favorecer a 
ressíntese de glicogênio.
II. Em uma maratona, o organismo 
mobilizapreferencialmente, os carboidratos 
armazenadosno fígado e nos músculos como 
substrato energético para o exercício.
III. Mulheres maratonistas têm menor capacidade 
de mobilizar ácidos graxos durante o esforço 
prolongado em razão dos diferentes níveis de 
estrogênio entre os sexos.
IV. Indivíduos treinados apresentam maior 
capacidade de poupar glicogênio muscular e 
utilizar ácidos graxos de cadeia longa, retardando 
a queda de desempenho e a fadiga muscular.
É correto apenas o que se afirma em:
a) I e II.
b) I e IV.
c) II e III.
d) II e IV.
e) III e IV.
13. (ENADE 2013) Um biomédico, fisiologista do 
exercício, investiga os parâmetros bioquímicos 
de um atleta de elite. Ao final do exercício, 
o biomédico realiza a dosagem de alguns 
parâmetros, com os citados abaixo, para avaliar o 
desempenho do atleta. Espera-se que esse atleta 
tenha:
I. maiores concentrações de adrenalina plasmática, 
produzida pela medula da glândula suprarrenal.
II. aumento da glicogenólise, principalmente, 
muscular.
III. possível aumento da concentração de lactato, 
gerado pelo ciclo de Krebs.
IV. diminuição das concentrações de hormônio 
antidiurético.
É correto apenas o que se afirma em:
 
a) I e II. 
b) I e III. 
c) III e IV. 
d) I, II e IV. 
e) II, III e IV.
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 gabarito.
Resposta da Questão 1: [C]
Resposta da Questão 2: 
a) Glucagon.
b) No fígado esse hormônio diminuirá a via 
glicolítica através da sinalização via PKA (glucagon 
se liga ao seu receptor de membrana ativa a 
adenilatociclase e essa por sua vez aumenta a 
concentração de AMPc que ativa a PKA), onde 
essa enzima fosforila a enzima fosfofrutoquinase 
2 (PFK-2) impedindo a fosforilação da frutose 
6-fosfato em frutose 2,6 bisfosfato, um dos 
principais reguladores alostéricos positivos da 
fosfofrutoquinase 1 (PFK-1), enzima reguladora da 
via glicolítica. Em relação a glicogênese, a mesma 
via de sinalização, em resumo, favorecerá a ação 
da glicogêniofosforilase, o que leva a quebra do 
glicogênio e assim inibindo a glicogênio sintase.
Resposta da Questão 3: 
Porque a forma polimerizada da glicose (glicogênio) 
reduz a osmolaridade viabilizando assim o acúmulo 
desse polímero no interior das células.
Resposta da Questão 4: 
Nas células musculares e hepáticas.
Resposta da Questão 5: 
Essa frase está equivocada, pois apenas o 
glicogênio hepático será viabilizado para os outras 
tecidos. O glicogênio muscular é utilizado por esse 
tecido, onde pode vir a liberar a glicose para as 
fibras musculares durante uma contração rápida, 
por exemplo.
Resposta da Questão 6: [C]
Resposta da Questão 7: [E]
Resposta da Questão 8: [C]
Resposta da Questão 9: 
A glicose é fosforiladaà glicose 6-fosfato pela 
glicoquinase (fígado) ou hexoquinase (músculo). 
Em seguinda a enzima fosfoglicomutase converte 
glicose 6-fosfato em glicose 1-fosfato. Nessa etapa 
a glicose 1-fosfato reage com a uridina trifosfato 
formando o composto uridina difosfato-glicose e 
pirofosfato. Essa reação é catalisada pela enzima 
UDP-glicose pirofosforilase. Esse resíduo de UDP-
glicose é substrato para a enzima glicogênio sintase 
que efetivamente irá sintetizar esse polímero. Essa 
enzima adiciona esses resíduos das extremidades 
não redutoras de glicogênio através de ligações 
alfa 1-4. Vale ressaltar que 2 ATP serão consumido 
para cada resíduo de glicose. Por mim, para cada 
6, 7 resíduos de glicose, uma enzima conhecida 
como ramificadora, transfere essa cadeia para 
uma parte mais interna do glicogênio a partir de 
uma ligação alfa 1-6.
Resposta da Questão 10: [A]
Resposta da Questão 11: 
A enzima glicogênio fosforilase quebra a ligação alfa 
1-4 e assim libera um resíduo de glicose na forma de 
glicose 1-fosfato. Essa reação vai liberando resíduo 
a resíduo até ser interrompida quando atinge 4 
resíduos anteriores de uma ramificação. Nesse 
local a degradação do glicogênio pode continuar 
a ocorrer a partir da ação de uma segunda enzima 
a enzima desramificadora, que possui papel 
semelhante `a glicosiltransferase, atuando da 
transferência de 3 desses 4 resíduos de glicose para 
uma das extremidades não redutoras do polímero 
de glicogênio. A ligação alfa 1-4 é restabelecida e 
a glicogênio fosforilase volta a atuar. Em seguida a 
glicose 1-fosfato é convertida em glicose 6-fosfato 
pela fosfoglicomutase. Por fim, a glicose 6 –fosfato 
será hidrolisada pela glicose 6 -fosfatase `a glicose 
e essa sai do hepatócito. Vale ressaltar que durante 
a ação da enzima desramificadora, um resíduo de 
glicose ainda ficou anexado ao glicogênio através 
de uma ligação alfa 1-6. Nesse local, uma segunda 
enzima desramificadora entra em ação, a alfa 1-6 
glicosidase, que desfaz a ligação da glicose com 
o fosfato. Cerca de 10% da glicose originada a 
partir do glicogênio é liberada diretamente desses 
resíduos.
Resposta da Questão 12: [B]
Resposta da Questão 13: [A]