Metabolismo do Glicogênio

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Universidade Luterana do Brasil ULBRA – Campus Canoas
Disciplina: Bioquímica Estrutural e Metabólica 
Professora: Maria Lucia 	Data: 16/ 05/ 2018
Aluno: Glasieli Bortolotti 
Metabolismo do Glicogênio
 No momento de alta concentrações de glicose o papel do fígado será de estocar o excesso de glicose no sangue, ou seja, ele vai retirar esta glicose para regularizar a concentração de glicose circulante. Primeiramente ele vai fosforilar esta molécula e é no mesmo momento que ele estoca glicose que vai começar a ocorrer a síntese da molécula de glicogênio. No fígado, o glicogênio não é para consumo próprio e sim, para glicose ser liberada a partir dele para corrigir glicemia no sangue. 
 Já no músculo, quando o indivíduo está no estado alimentado, da mesma forma que o fígado, ele terá importância em retirar este excesso de glicose no sangue e estocar, onde neste músculo existe um receptor, que vai ser endereçado para a membrana como uma resposta a insulina, então essa resposta do músculo a insulina neste momento, vai ser importante para pegar mais glicose do sangue e levar para dentro da célula muscular. Quando entra na célula muscular, a glicose vai ser fosforilada e quando tem muita o músculo pode utiliza-lá para obter molécula de ATP (através da oxidação da glicose) e isso vai depender da necessidade daquele tecido, se o indivíduo estará em atividade ou não, por exemplo. 
 O glicogênio é sintetizado quando os níveis de glicose no sangue são altos e a demanda energética é menor. Este processo é chamado de glicogênese. Ele é um polímero ramificado que se forma a partir de unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas (α1→4) e entre as ramificações as ligações (α1→6). A cada 6 a 8 resíduos de glicose surgem as ramificações. Por ser altamente ramificado, sua estrutura não forma hélice. Seus grânulos são hidratados, uma vez que as cadeias possuem hidroxilas expostas, que se ligam às moléculas de água.
 Existem dois hormônios relacionados ao metabolismo do glicogênio no fígado: insulina e glucagon. A insulina é responsável por transportar a glicose do sangue para dentro de cada célula. Quando o corpo está com hiperglicemia, logo após refeições fartas em carboidrato, ela age com outras enzimas para que a glicogênese ocorra (nome dado ao processo de estocagem de glicose em forma de glicogênio). De forma contrária, o glucagon é responsável pela quebra do glicogênio e liberação de glicose, quando o corpo está hipoglicêmico, entre as refeições, para manter o nível de glicose e fornecer energia para as células. É o que chamamos de glicogenólise.
 Na glicogenólise há degradação das moléculas de glicogênio, através da atividade de enzimas α-amilases e β-amilases, as quais hidrolisam as ligações glicosídicas, sempre começando pela extremidade não redutora das ramificações, liberando uma a uma das moléculas de glicose. Nos músculos o processo de glicogenólise não está relacionado com insulina e glucagon e outras enzimas estão envolvidas nas reações.
-Síntese 
 Na glicogênese terá quatro passos para a formação do glicogênio, onde primeiramente ocorrerá a ativação da molécula de glicose, depois iniciação, alongamento e ramificação. A molécula de glicose é ativada ligando a elas nucleotídeos. No caso da síntese da molécula e glicogênio onde se tem um polímero de glicose a gente tem UDP glicose como a molécula de glicose ativada e será utilizada como substrato para formar o glicogênio. A UDP glicose será sempre adicionada ao final não redutor da molécula de glicogênio e isso tanto para a cadeia principal quanto para as ramificações e a enzima envolvida com a síntese de glicogênio é a glicogênio sintase. 
 Logo que entra na célula, a glicose é fosforilada a glicose-6-P pela enzima hexocinase:
 A adição de glicose-1-P ao carbono 4' de uma extremidade da cadeia de glicogênio não é uma reação 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 glicose-1-P vai ser ativada, i.e., vai ser transformada numa espécie com alto potencial de transferência de fosfato. Isto é conseguido por reação com uridina trifosfatafa (UTP, uma molécula análoga do ATP, mas com uridina no lugar da adenina).
 Esta reação, 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 reação pode ser hidrolisado, numa reação bastante exergônica. A eliminação do PPi empurra o equilíbrio no sentido de formação da UDP-glicose, ilustrando mais uma vez o princípio da utilização de uma reação bastante exergônica para tornar espontânea uma outra reação que de outra forma não seria favorecida termodinamicamente.
 A UDP-glicose tem um elevado potencial de transferência de fosfato, o que lhe permite doar glicose à extremidade 4' de uma cadeia de glicogênio, numa reação catalisada pela glicogênio sintase:
 A glicogênio sintase só consegue adicionar glicose a cadeias de glicogênio pré-existentes, não é capaz de começar a síntese de uma nova molécula de glicogênio. A síntese do glicogênio é iniciada pela adição de uma molécula de glicose a um resíduo de tirosina de uma proteína denominada glicogenina.
 As ramificações são realizadas por uma "enzima ramificadora". Esta atua sobre cadeias lineares de glicogênio com pelo menos 11 glicoses. A enzima ramificadora (amilo(1,4 -->1,6)-transglicosilase) transfere segmentos terminais de glicogênio de cerca de 7 resíduos de glicose para o grupo OH no carbono 6 de um resíduo de glicose (que pode estar na mesma ou noutra cadeia). As ramificações devem estar a pelo menos 4 resíduos de distância uma da outra.
- Degradação do glicogênio
 O glicogênio é degradado pela ação conjunta de três enzimas:
•	glicogênio fosforilase, que cliva uma ligação a(1-4) com fosfato inorgânico (Pi). Esta enzima só cliva resíduos de glicose que estejam a mais de 4 resíduos de distância de uma ramificação. Utiliza piridoxal, um derivado da vitamina B6, como cofactor.
 Uma molécula de glicogênio com ramos de apenas 4 glicoses (o que se denomina uma "dextrina-limite") não pode ser degradada apenas pelo glicogênio fosforilase. Necessita da ação da enzima seguinte:
•	enzima desramificadora do glicogênio: transfere três resíduos de glicose de um ramo limite para outro ramo. O último resíduo da ramificação (com uma ligação a(1-6)) é eliminado por hidrólise, dando como resultado glicose livre e glicogênio desramificado. A hidrólise é catalisada pela mesma enzima desramificadora.
A glicogênio fosforilase é bastante mais rápida do que a enzima desramificadora, pelo que os ramos exteriores do glicogênio são degradados muito rapidamente no músculo em poucos segundos quando é necessária muita energia. A degradação do glicogênio para lá deste ponto exige a enzima desramificadora e é portanto mais lenta, o que explica em parte o fato do musculo só poder exercer a sua máxima força durante poucos segundos.
•	fosfoglucomutase: catalisa a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P, e vice-versa:
 A glicose-6-P pode então ser utilizada na glicólise. Ao contrário do músculo, o fígado (e em menor extensão, o rim) possui glicose-6-fosfatase, uma enzima hidrolítica que catalisa a desfosforilação da glicose 6-fosfato, o que lhe permite fornecer glicose ao resto do organismo:
- Regulação
 A degradação e a síntese de glicogênio são efetuadas por vias distintas e ativadas em situações fisiológicas opostas.
 A regulação vai ser mediada por regulador alostérico. As modificações covalentes vão ser desencadeadas e dentre elas temos a fosforilação e defosforilação que vão estar modificando a atividade dessas enzimas regulatórias. As modificações covalentes sãodesencadeadas por sinais hormonais e por isso que essa regulação vai ser diferente quando compara músculo com fígado.
 Numa situação de jejum, temos glucagon. E em uma situação de exercício ou de estresse temos adrenalina (epinefrina) sendo liberada. A adrenalina também tem receptor no fígado e desencadeia cascata de sinalização tanto no fígado quanto no músculo enquanto o glucagon ativa cascata de sinalização só no fígado. Os dois hormônios são produzidos em uma baixa de glicose.
 Enzimas reguladas: 
 Glicogênio fosforilase (via de degradação) e Glicogênio sintase (via de síntese). A cascata de sinalização para AMP cíclico ativa a PKA que vai promover fosforilação em uma série de enzimas. A glicogênio fosforilase (via de degradação) pode sofrer uma modificação covalente induzida pela sinalização de um hormônio. Quando nós temos glucagon chegando no fígado ou adrenalina no músculo mas também adrenalina no fígado, temos a ativação de uma fosforilase b cinase, ou seja, se é uma cinase ela vai fosforilar a fosforilase e vai transformar fosforilase que era uma enzima menos ativa em uma mais ativa (fosforilase a) e quando está defosforilada ela fica menos ativa (fosforilase b).