Metabolismo do gligogênio Portal Educação

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04/10/2018 Metabolismo do gligogênio - Portal Educação
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ENFERMAGEM (/conteudo/artigos/enfermagem/2)
Introdução 
 
Os depósitos disponíveis de glicose para suprir os tecidos com uma fonte de energia oxidável são
encontrados principalmente no fígado na forma de glicogênio. Uma Segunda maior fonte de
glicose é o glicogênio do músculo esquelético. Contudo, o glicogênio muscular não é disponível
para outros tecidos, uma vez que o músculo não possui a enzima glicose 6-fosfatase. 
 
O principal local de consumo de glicose diário (75%) é o cérebro através da via aeróbica. A maior
parte da energia restante é utilizada por eritrócitos, músculo esquelético e cardíaco. O corpo
obtém glicose através da dieta ou da via da gliconeogênese. A glicose obtida a partir destas duas
fontes primárias permanece solúvel nos �uídos do corpo ou é estocada na forma polimérica
denominada glicogênio. O Glicogênio é considerado a principal forma de depósito de glicose e é
encontrado, principalmente, no fígado e músculo e, secundariamente, nos rins e intestinos. Com
mais de 10% do peso constituído de glicogênio, o fígado tem a maior concentração especí�ca
deste composto estocado. 
 
O músculo tem menor quantidade de glicogênio por unidade de massa de tecido, mas, considerando-se que a massa do músculo é muito maior do
que a do fígado, o glicogênio total do músculo é cerca de duas vezes maior que a do fígado. O estoque de glicogênio no fígado é considerado o
principal tampão de níveis de glicose no sangue. 
 
Glicogenólise 
 
A degradação dos estoques de glicogênio (glicogenólise) ocorre através da ação da glicogênio fosforilase. A ação desta enzima é remover
fosforoliticamente um resíduo de glicose a partir da quebra de uma ligação a-(1,4) da molécula de glicogênio. O produto desta reação é a glicose-1-
fosfato. As vantagens desta reação através de um passo fosforolítico são: 
 
- A glicose é removida do glicogênio em um estado ativado (fosforilada) e isto ocorre sem hidrólise de ATP. 
 
- A concentração Pi nas células é alta o su�ciente para dirigir o equilíbrio da reação no sentido favorável. 
 
A glicose-1-fosfato produzida pela ação da fosforilase é convertida em glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase: esta enzima, como a fosfoglicerato
mutase da via da glicólise) contém um aminoácido fosforilado no sítio ativo (no caso da fosfoglico mutase é um resíduo de serina). O grupo fosfato
da enzima é transferido para o C-6 da glicose-1-fosfato gerando a glicose-1,6-fosfato como intermediário. O fosfato no C-1 é, então, transferido para
a enzima regenerando-a e liberando glicose-6-fosfato. 
 
A conversão de glicose-6-fosfato para glicose, que ocorre no fígado, rim e intestinos, pela ação da glicose 6-fosfatase, não ocorre no músculo
esquelético devido à falta desta enzima. No fígado, a ação desta enzima conduz a glicogenólise para geração de glicose livre e a manutenção da
concentração desta no sangue. 
 
A fosforilase não remove resíduos de glicose a partir das ligações a(1,6) do glicogênio. A atividade da fosforilase cessa a quatro resíduos de
glicose do ponto de rami�cação. Para a remoção de glicose destes pontos é necessária a ação da enzima desrami�cadora (também conhecida por
glucan transferase que contém duas atividades:glicotransferase e glicosidase. 
 
A atividade de transferase remove um bloco de três glicosilas de uma rami�cação para outra. A glicose em uma ligação a(1,6) da rami�cação é
removida pela ação da glicosidase. Teoricamente, a glicogenólise ocorre no músculo esquelético e pode gerar alguma glicose livre para entrar na
corrente sanguínea. No entanto, a atividade da hexocinase no músculo é alta e a glicose livre é imediatamente fosforilada e entra na via glicolítica. 
Regulação da Glicogenólise 
 
A glicogênio fosfatase é uma enzima homodimérica que existe em dois estados conformacionais distintos:uma T (tenso, pouco ativo) e R
(relaxado, muito ativo). A fosforilase é capaz de ligar ao glicogênio quando a enzima está no estado R. Esta conformação é acentuada pela ligação
de AMP e inibida pela atividade de ATP ou glicose-6-fosfato. A enzima é também submetida a modi�cações covalentes por fosforilação como meio
de regulação da sua atividade. 
 
Em resposta à diminuição de glicose no sangue, as células do pâncreas secretam glucagon que liga-se a receptores na superfície celular no fígado
Metabolismo do gligogênio
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e algumas outras células. Células do fígado são primariamente alvos para a ação deste hormônio peptídeo. A resposta das células à ligação do
glucagon nos receptores é a ativação da enzima adenilato ciclase que está associada com o receptor. 
 
A ativação da adenilato ciclase leva a um grande aumento na formação de AMPc. A ligação de AMPc à subunidade regulatória da proteína cinase A
(PKA) leva à liberação e subsequentemente ativação da subunidade catalítica. A fosforilação da fosforilase cinase ativa a enzima que volta a forma
b da fosforilase. A fosforilação da fosforilase- b acentua sua atividade em direção a uma quebra de glicogênio. 
 
A rede resulta em uma larga indução da quebra de glicogênio em resposta a ligação de glucagon nos receptores celulares. Esta cascata idêntica de
eventos ocorre em células do músculo esquelético. Entretanto, nestas células a indução da cascata é resultado da ligação da epinefrina aos
receptores da superfície das células musculares. A epinefrina é liberada da glândula adrenal em resposta a sinais neuronais, indicando uma
imediata necessidade da utilização de glicose no músculo. 
 
As células musculares não possuem receptores para glucagon. A presença dos receptores de glucagon nestas células tornaria fútil qualquer via,
uma vez que o papel do glucagon é aumentar a concentração de glicose no sangue e as reservas de glicogênio do músculo não podem contribuir
para os níveis de glicose sanguíneo. 
 
A regulação da atividade fosforilase cinase é também afetada por dois mecanismos distintos envolvendo íons cálcio. A habilidade dos íons cálcio
para regular a fosforilase cinase é através da função de uma das subunidades desta enzima. Uma das subunidades desta enzima é a proteína
"ubiquitous", calmodulina . A calmodulina é uma proteína de ligação ao cálcio. A ligação induz uma mudança conformacional na calmodulina que
acentua a atividade catalítica da fosforilase cinase para o substrato, a fosforilase-b. Esta atividade é crucial para o acentuamento da glicogenólise
nas células musculares quando a contração do músculo é estimulada pela acetilcolina da junção neuromuscular. O efeito da liberação de
acetilcolina dos terminais nervosos e da junção é despolarizar a célula muscular, levando ao aumento da liberção de cálcio sarcoplasmático,
ativando a fosforilase cinase. 
 
A Segunda via, mediada por Cálcio, para a ativação da fosforilase cinase é através da ativação de receptores a-adrenérgicos pela epinefrina.
Diferente dos receptores b-adrenérgicos, os quais são agrupados pela ativação da adenilato ciclase, os receptores a-adrenérgicos são agrupados
através de proteínas Proteína G, que ativam fosfolipase c (PLC-g). Ativação de PLC-g induz à hidrólise aumentada de fosfatidil-inositol 4,5- bifosfato
(PIP2) de membrana, os produtos são inositol trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). O DAG ativa a proteína cinase c (PKC), uma enzima que fosforila
numerosos substratos, um deles é a glicogênio sintase. IP3 liga a receptores da superfície da membrana do retículo endoplasmático, induzindo a
liberção de Cálcio. Este, então, interage com calmodulina, resultando na ativação de fosforilase cinase. O cálcio também ativa a PKC em conjunto
com DAG. 
 
No sentido de terminara atividade das enzimas da cascata de ativação da glicogênio fosforilase quanto as necessidades do corpo são
encontradas, as enzimas modi�cadas necessitam ser desmodi�cadas. No caso da ativação induzida por cálcio, o nível deste íon liberado dos
estoques musculares terminará quando a chegada de impulsos nervosos cessar. A remoção de fosfatos na fosforilase cinase e fosforilase-a é
executada pela fosfoproteína fosfatase 1 (PP-1). 
 
Síntese de Glicogênio 
 
A síntese do glicogênio a partir da glicose é executada pela glicogênio sintase . Esta enzima utiliza UDP-glicose como um substrato e o estado �nal
não reduzido do glicogênio com outro substrato. A ativação de glicose para ser usada pela síntese de glicogênio é executada pela UDP-glicose
pirofosforilase . Esta enzima troca o fosfato do C-1 da glicose-1-fosfato por UDP. A energia da ligação fosfoglicosil da UDP-glicose é utilizada pela
glicogênio sintase para catalisar a incorporação de glicose em uma molécula pré-existente do glicogênio. UDP é subsequentemente liberado da
enzima. As rami�cações a-(1,6) na glicose são formadas pela ação da amilo-(1,4-1,6)-transglicosilase , também designada por enzima de
rami�cação. Esta transfere um fragmento terminal dos resíduos 6-7 da glicose (de um polímero de no mínimo 11 resíduos de glicose) para um
resíduo interno na posição hidroxil C-6. 
 
Até recentemente, a fonte da primeira molécula de glicogênio que podia atuar como um primer na síntese de glicogênio era desconhecida.
Recentemente, foi descoberto que uma proteína conhecida com glicogenina está localizada no centro da molécula de glicogênio. A glicogenina tem
uma propriedade incomum de catalisar a sua própria glicosilação, �xando o C-1 da UDP-glicose por um resíduo de tirosina na enzima. A glicose
�xada pode servir como um primer requerido pela glicose sintase. 
Regulação da Síntese do Glicogênio 
 
A glicogênio sintase é uma enzima tetramérica consistindo de 4 subunidades idênticas. A atividade desta enzima é regulada por fosforilação de
resíduos de serina nas subunidades proteícas. A fosforilação da enzima reduz a atividade "favorável" da UDP-glicose. Quando no estado não
fosforilado, a glicogêno sintase não requer glicose-6-fosfato como um ativador alostérico; quando fosforilada, ela requer. As duas formas da
glicogênio sintase são identi�cadas pela mesma nomenclatura como usadas para a glicogênio fosforilase. A forma não-fosforilada e mais ativa é a
a-sintase e a fosforilada e dependente da glicose-6-fosfato fosforilada é a b-sintase. 
 
Os efeitos da PKA no PP1 são os mesmos descritos sobre a regulação da glicogênio fosforilase. As outras enzimas mostradas para diretamente
glicogênio sintase fosforilada são a proteína cinase 3 (GSK-3) e duas formas da caseína cinase (CK-I e CK-II). A enzima PKC é ativada por íons Ca2+
e por fosfolipídeos, primariamente diacilglicerol (DAG). O DAG é formado pela hidrólise receptor-mediada de fosfatidilinositol bifosfato (PIP) de
membrana. 
 
A fosforilação da sintase ocorre em resposta `a ativação hormonal da PKA. Uma das maiores atividades cinase na sintase é a sintase fosforilase;
contudo, pelo menos cinco enzimas adicionais foram identi�cadas que fosforilam a glicogênio sintase diretamente. uma das enzimas é a própria
PKA, uma importante enzima que é ativa independentemente do aumento dos níveis de AMPc. Esta enzima é a glicogênio sintase cinase 3 (GSK3).
Cada evento de fosforilação ocorre em resíduos distintos de serina, o que pode resultar em um estado progressivamente aumentado de
fosforilação da sintase. 
 
A atividade da glicogênio sintase pode também ser afetada pela ligação da epinefrina a receptores a-adrenérgicos através de uma via semelhante à
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descrita sobre a regulação da glicogênio fosforilase. 
 
Quando estimula-se receptores a-adrenérgicos ocorre um aumento na atividade de PLC com um resultante aumento na hidrólise de PIP2. Os
produtos da hidrólise são DAG e IP3. Conforme descrito para a glicogênio fosforilase, DAG e os íons Ca2+ liberados pelo IP3 ativado por PKC, a qual
fosforila e inativa a glicog6enio sintase. respostas adicionais por cálcio são a ativação da proteína cinase depentente de calmodulina que também
fosforilam a glicog6enio sintase. 
 
Os efeitos destas fosforilações são: 
 
1)A�nidade decrescente da síntese por UDP-glicose; 
 
2) A�nidade decrescente da síntese por glicose-6-fosfato; 
 
3) A�nidade crescente da síntese por ATP e Pi. 
 
A reconversão da sintase-a requer fosforilação. Isto é realizado predominantemente pela proteína fosfatase-1 (PP1), a mesma fosfatase envolvida
na defosforilação da fosforilase. 
 
A atividade da PP1 é também afetada pela insulina, o hormônio pancreático exerce um efeito oponente que o causado pelo glucagon e epinefrina.
isto torna-se óbivio, uma vez que o papel da insulina é aumentar a captação de glicose do sangue. 
 
Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~lbcd/prodabi3/grupos/grupo5/capa.html
por COLUNISTA PORTAL - EDUCAÇÃO
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