Aula teorica 10 Gliconeogênese, Glicogênese, Glicogenólise, Via das Pentoses

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Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 1
Metabolismo do Glicogênio, Gliconeogênese e Via das Pentoses 
 
 
Metabolismo do Glicogênio 
 
 
 
Glicogênio é um homopolímero de resíduos de glucose unidos por: 
Š Ligações glicosídicas α(1Æ4), cadeia principal 
Š Ligações glicosídicas α(1Æ6), a cada 8 a 10 passos. 
Gliucose é estocada como glicogênio predominantemente no Fígado (~6%) e 
músculos (~1%). 
 
Glicogenólise 
Fosforilase Enzima
Desrramificadora
Enzima
Desrramificadora
Glicose
Fosforilase Enzima
Desrramificadora
Enzima
Desrramificadora
Glicose
 
 
 
 
1) Glicogênio Fosforilase cataliza a clivagem 
fosforolítica de ligações glicosídicas α(1Æ4) do 
glicogênio, liberando glicose-1-fosfato como 
produto. 
Glicogênio (n resíduos) + Pi Æ glicogênio 
 (n–1 resíduos) + glicose-1-fosfato 
 
 
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Piridoxal fosfato, um derivado da vitamina B6, atua 
como grupo prostético para a Glicogênio Fosforilase. 
 
 
 
 
 
Piridoxal fosfato se fixa ao centro ativo da Glicogênio 
Fosforilase através de uma ligação base de Schiff, 
formada pela reação do grupo aldeído com o grupo 
amina do resíduo de lisina. 
O grupo fosfato do piridoxal fosfato está envolvido na 
catálise ácido/base por fosforilação. 
 
 
 
 
 
 
 
2) Enzima desramificadora tem dois sítios ativos independents, consistindo de 
resíduos em diferentes segmentos de uma única cadeia polipeptídica: 
Š A atividade transferase da enzima desramificadora transfere 3 resíduos 
de glicose de uma ramificação com 4 resíduos para o resíduo final de 
uma outra ramificação, reduzindo a ramificacão original a um único 
resíduo de glicose. 
Š A porção α(1Æ6) glicosidase da enzima desramificadora cataliza a 
hidrólise da ligação α(1Æ6), resultando em glicose livre. 
 
O principal produto da degradação do glicogênio é a glicose-1-fosfato. 
 
 
 
Fosfoglicomutase cataliza a reação reversível: glicose-1-fosfato ÅÆ glicose-6-
fosfato 
Uma serina no sítio ativo doa e aceita Pi. A forma bifosfatada não é liberada. 
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Glicose-6-fosfato pode entrar na via glicolítica ou (principalmente no fígado) ser 
desfosforilada para entrar na corrente sangüínea. 
 
No fígado a Glicose-6-fosfatase cataliza a desfosforilação da glucose-6-fosfato para 
a manutenção da concentração de glicose sangüínea: 
 
glicose-6-fosfato + H2O ÅÆ glicose + Pi 
 
A maioria dos outros tecidos não têm esta enzima. 
 
 
Glicogênese 
 
 
 
Uridina difosfato glicose (UDP-glicose) é o precursor para síntese do glicogênio. 
Quando o resíduo de glicose é adicionado ao glicogênio, a UDP é liberada como 
produto da reação. 
 
Glicogênio 
Glicose-1-fosfato Glicose + Pi Glicose-6-fosfato 
Glicose 
Piruvato 
Via Glicolítica 
Hexocinase 
Glicocinase Glicose-6-fosfatase 
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UDP-glicose é formada de glicose-1-fosfato: 
 
 glicose-1-fosfato + UTP Æ UDP-glicose + PPi 
 PPi + H2O Æ 2 Pi 
----------------------------------------------------------------------- 
 glicose-1-fosfato + UTP Æ UDP-glicose + 2 Pi 
 
A hidrólise espontânea da ligação ~P no PPi (P~P) favorece a reação e é o único 
custo energético da síntese do glicogênio ( uma ligação ~P por resíduo de glicose). 
 
 Glicogenina inicia a síntese de glicogênio. 
 
Glicogenina é uma enzima que cataliza a ligação de uma molécula de glicose a um de 
seus resíduos de tirosina. 
 
Dímero de Glicogenina 
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Uma ligação glicosídica é formada entre o C1 anomérico da glucose derivado da 
UDP-glicose e o oxigênio da hidroxila da cadeia lateral da tirosina da Glicogenina. 
 
 
Glicogenina continua a catálise através de adição de resíduo de glucose resultando 
em um dissacarídeo O-ligado com ligação glicosídica α (1Æ4). 
Após a participação da glicogenina, encontrada associada com partículas de 
glicogênio no citoplasma celular, a Glicogênio Sintase começa a agir alongando a 
cadeia de glicogênio. 
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Glicogênio
sintase
Enzima
Ramificadora
Glicogênio
sintase
Enzima
Ramificadora
 
A Glicogênio Sintase cataliza a transferência da glucose da UDP-glicose para a 
hidroxila em C4 do resíduo terminas da cadeia de glicogênio, formando ligações 
glicosídicas α (1Æ4). 
 glicogênio(n resíduos) + UDP-glicose Æ glicogênio (n +1 resíduos) + UDP 
 
Uma Enzima Ramificadora (glicosil 4:6 transferase) transfere um segmento da 
porção final da cadeia de glicogênio para uma hidroxila C6 do resíduo de glicose ( α 
1-6) da cadeia de glicogênio formando as ramificações. 
 
Regulação do metabolismo do glicogênio 
 
A síntese e a degradação do glicogênio são espontâneas. Para prevenir um ciclo fútil, 
a Glicogênio sintase e a Glicogênio fosforilase são reguladas reciprocamente por uma 
série complexa de reações envolvendo mecanismos alostéricos e 
fosforilação/desfosforilação de enzimas. 
 
Glicogênio Fosforilase no músculo está sujeita a regulação alostérica por AMP, 
ATP, e glicose-6-fosfato. 
Uma isozima da Glicogênio Fosforilase expressa no fígado é menos sensível a esse 
controle. 
 
Š AMP (aumentado quando ATP é depletado) ativa a Fosforilase. 
Š ATP e glicose-6-fosfato, com sítios de ligação que se sobrepõe ao sítio 
de ligação do AMP, inibem a Fosforilase, promovendo a conformação 
tensa. 
Š Assim, a degradação do glicogênio é inibida quando ATP e glicose-6-
fosfato estão abundantes. 
 
A Glicogênio Sintase é alostericamente ativada por glucose-6-fosfato. 
Assim a Glicogênio Sintase é ativada quando a glucose sangüínea eleva a 
concentração de G6P intracelular. 
 
 
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Regulação por fosfotilação / desfosforilação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A insulina é sintetizada quando a concentração de glicose no sangue aumenta e o 
glucagon quando a concentração de glicose diminui. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Degradação do 
Glicogênio 
Favorecida 
Glicogênio 
Sintase a (ativa) 
Glicogênio 
Fosforilase b 
(menos ativa) 
 
Glicogênio 
Sintase b 
(menos ativa) 
Glicogênio 
Fosforilase a 
(ativa) 
P
P
ATP 
ADP H2O 
Pi 
Proteína cinase 
Fosforilase b cinase Fosforilase a fosfatase 
Fosfoproteína fosfatase 
Síntese do glicogênio 
Favorecida 
Epinefrina 
(fígado e 
músculo) e 
Glucagon 
(fígado) 
+ 
Insulina 
+ 
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Resumo esquemático do metabolismo do glicogênio 
 
 
 
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Gliconeogênese 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Aminoácidos Gliconeogênicos 
 
Piruvato α-cetoglutarato Succinil-CoA Fumarato Oxalacetato 
Alanina Arginina Isoleucina Fenilalanina Asparagina 
Cisteína Glutamina Metionina Tirosina Aspatato 
Glicina Glutamato Treonina 
Serina Histidina Valina 
Treonina Prolina 
Triptofano 
 
 
Entrada do Piruvato na Gliconeogênese 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Gliconeogênese durante o exercício fornece glicose adicional ao coração e 
músculo esquelético: 
z Ciclo de Cori 
z Ciclo Glicose - alanina 
 
 
 Ciclo de Cori 
 Fígado Sangue Músculo 
 
 GlicoseGlicose 
 2 NAD+ 2 NAD+ 
 2 NADH 2 NADH 
 6 ~P 2 ~P 
 
 2 Piruvato 2 Piruvato 
 2 NADH 2 NADH 
 2 NAD+ 2 NAD+ 
 
 2 Lactatos 2 Lactatos 
 
Lactato liberado pelo músculo ativo é convertido em glicose no fígado, jogada na 
circulação e captada pelo músculo, que novamente a transforma em lactato e assim 
por diante. 
 
 
 
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2 Piruvatos + 4 ATP + 2 GTP + 2NADH + 2 H+ + 6 H2O Æ glicose + 2 NAD+ + 4 ADP + 
2GDP + 6 Pi + 6 H+ 
 
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Glicose
Frutose 6-fosfato
Frutose 
1,6-bisfosfato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Glicólise Gliconeogênse
fosfofrutoquinase
Frutose
1,6-bisfosfatase
OxaloacetatoPiruvato
quinase
F- 2,6-BP (+)
AMP (+)
ATP (–)
F- 1,6-BP (+)
ATP (–)
F- 2,6-BP (-)
AMP (-)
ADP (-)
Acetil CoA (+)
ADP (-)
(Glucagon)(Insulina)
Glicose
Frutose 6-fosfato
Frutose 
1,6-bisfosfato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Glicólise Gliconeogênse
fosfofrutoquinase
Frutose
1,6-bisfosfatase
OxaloacetatoPiruvato
quinase
F- 2,6-BP (+)
AMP (+)
ATP (–)
F- 1,6-BP (+)
ATP (–)
F- 2,6-BP (-)
AMP (-)
ADP (-)
Acetil CoA (+)
ADP (-)
(Glucagon)(Insulina)
 
 
 
 
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Via das Pentoses 
Responsável pela síntese de NADPH (usado na síntese de ácidos graoxos e em 
mecanismos antioxidantes) e Ribose-5-fosfato (precursor na síntese de DNA e RNA). 
Reações Oxidativas 
 
 
 
 
 
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Reações Não-Oxidativas 
 
 
 
 
 
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A equação geral da via das pentoses pode ser escrita assim: 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo do Metabolismo dos Carboidratos nos Diferentes Tecidos