Metabolismo do Glicogênio e Gliconeogênese

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Metabolismo do Glicogênio
Gliconeogênese
Profa Dra Marlene Maria Amaral Scheid
Glicogênio: reserva animal de GLICOSE
Células hepáticas (100 g) e musculares (400 g).
Grânulos de glicogênio tem tamanhos variáveis e 
contem as enzimas de síntese e degradação.
Uma cadeia principal com 
unidades de glicose em 
ligação - 1,4.
A cada 6 -9 resíduos da 
cadeia principal, ocorrem 
ramificações com ligação 
glicosídica - 1,6.
 
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
O H
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
HH H O
O
H
OHH
OH
CH2
H
H H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
HH O
O
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
H
O
1 4
6
H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
H H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
H
O
1
OH
3
4
5
2
glycogen 
Dois tipos de ligações:
14-alfa e 16-alfa glicosídica
GLICOGÊNESE
Glicogênese
• Transformação da glicose em glicogênio.
• Ocorre em todos os tecidos animais, mas é proeminente no
fígado e músculos (os músculos apresentam cerca de 4 x
mais glicogênio do que o fígado devido sua grande massa).
• O músculo armazena apenas para o consumo próprio, e
só utiliza durante o exercício quando há necessidade de
energia rápida
• Glicogênio hepático é liberado para o sangue para
manter glicemia
• O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os
músculos quando há a diminuição da glicose sangüínea
(hipoglicemia).
• O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo
consumido totalmente cerca de 24 horas após a última
refeição.
GLICOGENÊSE
1) Ativar a glicose a ser acrescentada ao glicogênio
2) Gli será energizada em Gli-6-P.
3) Ocorrera transformação de gli-6P em gli-1P
4) Gli-1-P reage com UTP e forma UDP-Gli + Ppi
5) Glicogenina (PTN) forma o “primer” (6 Gli)
6) UDP-Gli transfere Gli para “primer” glicogênio 
(α-1,4) (glicogêniosintase)
7) Ramificações. Transferência cadeia 6-7 Gli da 
extremidade para região interna (glicosiltransferase)
Glicogênese
Glucose-6-phosphate
Fosfoglicomutase
Glucose-1-phosphate
Uridine diphosphate glucose 
(unidade ativa)
Glicogênio sintase
Glicogenina - glicogênio
INSULINA
• O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-glicose
(unidade ativa);
• A enzima Glicogênio sintase necessita de um “primer”, =
“molde” por onde começar, o qual deve ser formado por
pelo menos 6 Gli;
• A proteína Glicogenina é a responsável pela formação
desta “primer”. A ela se liga o pimeiro resíduo de glicose.
• A Glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (que
permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose),
estendendo a cadeia.
• Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a enzima
Glicogênio sintase é deslocada.
Glicogênese
 
O
O
OHOH
HH
H
CH2
H
HN
N
O
O
OP
O
O
P
O
O
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
H
O

P
O
O
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
H
O
O
OHOH
HH
H
CH2
H
HN
N
O
O
OP
O
O
P
O
O
OP

O
O
O
PPi
+
UDP-glucose 
glucose-1-phosphate UTP 
UDP-Glucose Pyrophosphorylase 
Glicose-1-fosfato uridil transferase
A uridina difosfato glicose (UDP-glicose) é o precursor 
para a síntese de glicogênio
 
O
O
OHOH
HH
H
CH2
H
HN
N
O
O
OP
O
O

P
O
O

H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
H
UDP-glucose 
A Glicogênio Sintase catalisa a síntese das cadeias 
de glicogênio 
UDP-glicose é transferida para a hidroxila do C4 de um 
resíduo terminal de glicogênio (pré-existente) para 
formar uma ligação (1 4)
glicogênio(n resíduos) + UDP-glicose
glicogênio(n +1 resíduos) + UDP
Uma enzima de ramificação (glicosiltransferase) 
se encarrega de fazer as ligações alfa - (1  6)
Síntese do Glicogênio
GLICOSE-6-P
GLICOSE-1-P
UDP-GLICOSE
GLICOGÊNIO
GLICOGÊNIO 
SINTASE
GLICOGENÓLISE
Glicogenólise
O glicogênio é degradado 
enzimaticamente à gli
para obtenção de energia.
A glicogenólise possui 
controle endócrino.
O glicogênio é degradado
pela ação de 3 enzimas:
• Glicogênio fosforilase,
• α 1,6 glicosidase ou
desramificadora de
glicogênio
• Fosfoglicomutase.
Glicogenólise
1ª Reação
Glicogênio fosforilase (PLP - VitB6)
catalisa remoção de um resíduo de gli
terminal (α1→4), liberando Gli-1-P
glicogênio(n resíduos) + Pi 
glicogênio(n–1 resíduos) + gli-1-P
Glicogenólise
Α 1,6-glicosidase transfere 3 
residuos de Gli de um ramo 
para outro ramo, originando 
glicogênio desramificado = 
Desramificação do glicogénio:
Glicogenólise
Remoção do resíduo de
glicose final
Glicogênio fosforilase (PLP
- VitB6) catalisa remoção de
um resíduo de gli terminal
(α1→4), liberando Gli-1-P
Glicogenólise
Fosfoglicomutase: cataliza
a isomerização de gli 1-P a
gli 6-P e vice-versa.
Gli 6-P pode ser usada na
glicólise
Transformação de Glicose-1-fosfato a Glicose-6-fosfato
 
glucose-1-phosphate glucose-6-phosphate 
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
OPO3
2
H H O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO3
2
H
OH
HH O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO3
2
H
OPO3
2
H
Enzyme-Ser-OPO3
2 Enzyme-Ser-OPO3
2
Enzyme-Ser-OH
Enzima Fosfoglicomutase
glicose-1-fosfato  glicose-6-fosfato
No Fígado a Glicose-6-fosfato pela ação da 
glicose-6-fosfatase faz com que a Glicose seja 
liberada para o sangue
glicose-6-fosfato + H2O  glicose + Pi
A glicose-6-fosfatase é essencial para o fígado 
manter a taxa de glicose no sangue. 
Esta enzima não existe na maior parte dos outros 
tecidos
No Músculo não há glicose-6-fosfatase 
A Glicose-6-fosfato vai para a via glicolítica para 
produzir piruvato, NADH e ATP
Degradação de Glicogênio
REGULAÇÃO DO METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
Se a síntese e degradação não fossem reguladas 
haveria um gasto inútil de Energia
(idem glicólise e neogligogênese)
A Glicogênio Fosforilase e a Glicogênio Sintase são 
reguladas de forma recíproca por MODULADORES 
ALOSTÉRICOS e por FOSFORILAÇÃO (hormonal)
A Glicogênio Fosforilase no 
músculo tem como 
moduladores alostéricos:
NEGATIVO - ATP e glicose-6-
fosfato (inibem a enzima)
quando há muito 
ATP e G-6-P a 
degradação do 
glicogênio é inibida
Portanto
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA - músculo
A Glicogênio Sintase no músculo 
tem como modulador alostérico
POSITIVO – glicose-6-fosfato (ativa a 
enzima)
Portanto, quando há 
excesso G-6-P 
a síntese do 
glicogênio é ativada
a degradação do 
glicogênio é inibida
MUSCULO
Excesso ATP e excesso Glicose-6-P
Fosforilase inibida Glicogênio sintase 
ativada
glicogenólise glicogênese
FÍGADO
hiperglicemia
Aumenta liberação insulina
Ativa fosfoglicomutase e 
glicogênio sintase
glicogênese
FÍGADO
hipoglicemia
Aumenta liberação glucagon 
(fígado) ou epinefrina (músculo)
Ativa fosforilase
glicogenólise
Inibe glicogênio sintase
glicogênese
Interconexão das Vias do Metabolismo da Glicose
GLICOSE-6-P
Via das Pentoses
Ribose +NADPHGlicogênio
Acetil CoA
Ciclo de Krebs
Piruvato
Glicólise Gliconeogênese
Glicose
Aminoácidos
GLICOSE-6-P
Via das Pentoses
Ribose +NADPHGlicogênio
Acetil CoA
Ciclo de Krebs
Piruvato
Glicólise Gliconeogênese
Glicose
Aminoácidos
Ácidos 
Graxos
Triacilgliceróis
Glicerol
ATP é hidrolisado a ADP e este em AMP
Quando há muito ATP na célula, o ATP inibe 
a atividade da enzima e a glicólise pára
Na célula quandoa concentração de ATP é elevada, a 
concentração de AMP é baixa, e vice-versa
NOTA
GLICONEOGÊNESE
• [gli] circulante vinda da alimentação diminui: o glicogênio 
hepático e muscular é degradado = glicogenólise → glicemia 
volta valores normais. 
• Se suprimento de glicose insuficiente - entre as refeições, jejuns 
prolongados, ou após exercícios vigorososo. Glicogênio é 
depletado (consumido), situação que também ocorre quando há 
deficiência do suprimento de glicose pela dieta ou por 
dificuldade na absorção pelas células. 
• Nessas situações, os organismos necessitam de um método para 
sintetizar glicose a partir de precursores não-carboidratos = 
gliconeogênese (piruvato e compostos relacionados de três e 
quatro carbonos em glicose. 
• As modificações que ocorrem no metabolismo da glicose 
durante a mudança do estado alimentado para o estado de jejum 
são reguladas pelos hormônios glucagon e insulina. 
GLICONEOGÊNESE
Definição: é a via de biossíntese de Glicose a 
partir de compostos que não são carboidratos.
A síntese de glicose é importante pois esta é a 
única fonte de energia utilizada pelo cérebro, 
eritrócitos e medula 
Nota: No jejum, no entanto, o cérebro pode obter energia 
a partir de corpos cetônicos, que por sua vez provém da 
degradação de triacilgliceróis (gorduras)
Esta via faz parte do ANABOLISMO
A reserva de glicogênio hepático é suficiente para 
abastecer nosso corpo por 12 hs, no jejum.
A Gliconeogênese inicia com o Piruvato, 
que pode ser originado a partir de:
- Lactato
- Aminoácidos (Ex: Ala, Cys, Gly, Ser)
- Glicerol - triglicerideos
- Assim, vários substratos 
convergem para a mesma via de 
gliconeogênese.
Gliconeogênese
glicogênio
gli 6-fosfato
piruvato
lactato
glicose 6 - fosfato
Gliconeogênese
lactato lactato
glicose
sangue
Músculo (Após 
exercício vigorosos)
fígado
Produzido pela glicólise 
anaeróbica 
(fermentação láctica)
glicose
Músculo 
(jejum)
Aminoácido
Alanina
Piruvato
uréia
Fígado – Metabolismo de Aminoácidos
Ciclo glicose-alanina
Estes passos são os mesmos da glicólise, 
mais no sentido contrário 
A GLICONEOGÊNESE não é o 
contrário da glicólise, as reações 
diferentes estão indicadas nas caixas
Na glicólise é utilizada a enzima 
fosfofrutocinase (PFK1), e requer de ATP
Na glicólise é utilizada a enzima 
hexocinase, e requer de ATP