Glicogense e Glicogenolise - Professora Tatiana

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Glicogênio: Glicogênese 
e Glicogenólise 
Sumário 
1. Funções e Características 
2. Glicogênese 
 2.1 Generalidades 
 2.2 Seqüência das Reações 
3. Glicogenólise 
 3.1 Generalidades 
 3.2 Seqüência das Reações 
 3.3Ciclo de Cori 
4. Controle da glicogênese e 
glicogenólise 
5. Mecanismo de alarme e falso alarme 
6. Distúrbios ou deficiências 
enzimáticas 
7. Referências 
 
 ESTADO ABSORTIVO/ALIMENTADO 
• Período: 2 a 4hs após a ingesta dos alimentos. 
• Hormônio regulador: INSULINA 
• Neste período ocorrem aumentos transitórios das 
concentrações plasmáticas de glicose, aminoácidos e 
triglicerídios 
 - aumento dos níveis séricos de insulina 
 - queda dos níveis séricos de glucagon 
• Período anabólico (síntese de TG, glicogênio e proteínas) 
• Tecidos usam glicose - ATP 
• Alterações do metabolismo do fígado, tecido adiposo, 
músculos e cérebro 
 ESTADO JEJUM 
 Período: duração variável 
 - Jejum inicial: média até 14hs 
 - Jejum prolongado: Acima de 14hs 
 
 Hormônio regulador: GLUCAGON 
 
 Jejum  ingestão inadequada ou insuficiente de 
nutrientes ou situações Clínicas 
 
 Ausência de alimento = baixo nível de aa, glicose e TG no 
sangue: 
 - aumento dos níveis séricos de glucagon 
 - queda dos níveis séricos de insulina 
 ESTADO JEJUM 
 Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e proteínas) 
 
 Tecidos usam preferencialmente AG 
 - (exceto cérebro-glicose) 
 
 Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, 
músculos e cérebro 
 
 Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea 
 
 Somente 1/3 proteínas corporais podem ser empregadas 
para produzir energia sem comprometer funções vitais. 
PÂNCREAS 
( ~70-80% das céls. das Ilhotas) 
( ~15-25% das céls. das Ilhotas) 
Ilhotas de 
Langerhans 
( ~5% das céls. das Ilhotas) 
 ESTADO JEJUM 
 Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e 
proteínas) 
 
 Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, 
músculos e cérebro 
 
 Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea 
 
 Somente 1/3 proteínas corporais podem ser 
empregadas para produzir energia sem comprometer 
funções vitais. 
GLICOGÊNIO 
ESTRUTURA: 
 Formam grânulos citoplasmáticos distintos que 
contêm a maioria das enzimas necessárias para a 
síntese e degradação do glicogênio 
 
 O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia 
ramificada 
 
 A ligação glicosídica principal é uma ligação α1→ 4 
 
 A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma 
ramificação contendo uma ligação α1 → 6 
GLICOGÊNIO 
GLICOGÊNIO 
SÍNTESE: 
 Moléculas de glicose-6-fosfato (G6P) 
 
 A G6P é convertida a G1P pela fosfoglicomutase, na 
presença de UTP, que liga-se ao difosfato de uridina 
(UDP): UDP-glicose, fonte de todos os resíduos glicosil 
que são adicionados à molécula de glicogênio em 
formação 
 
 A UDP-glicose é então sintetizada a partir da G1P e 
UTP, pela UDP - glicose pirofosforilase 
 
 O pirofosfato (PPi) (2º produto da reação) é hidrolisado 
a 2 (Pi) pela pirofosfatase 
A maior parte da glicose absorvida da alimentação é, em geral, 
transformada em lactato pelos eritrócitos. O lactato, no fígado, é 
então convertido em glicose-6-P. Aproximadamente 2/3 da glicose do 
glicogênio vem da gliconeogênese. 
Glicoquinase 
ou 
hexoquinase 
Fosfoglicomutase 
O H 
O 
H OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
HO 
P O- 
O 
-O 
Glicose-1-P Glicose-6-P 
O H 
O 
H OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
OH 
Glicose 
P 
O 
-O O- 
O H 
O 
H OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O 
O 
ATP ADP 
Mg
2+ 
A glicose-6-P é convertida em glicose 1-fosfato pela fosfoglicomutase. 
Síntese de glicogênio 
Fígado 
Hepatócitos Grânulos de 
glicogênio 
UDP-glicose 
P 
O 
H H 
H H 
O 
HO OH 
CH2 
P O O- 
O 
O 
N 
O 
HN 
CH3 
O H 
O 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
-O 
Uracil 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O O 
Cadeia de glicogênio (n + 1 glicose) 
+ 
UDP 
Glicogênio 
sintase 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O O 
Cadeia de 
glicogênio 
(n glicose) 
Glicogênio 
amido 
sacarose 
Via das 
pentoses 
Via 
glicolítica 
Glicose 
Estoque 
Piruvato Ribose 5-fosfato 
O 
O O 
O 
O 
O 
O 
O 
O 
O 
O O 
O 
O 
O 
Síntese de glicogênio 
Formação do nucleotídeo de açúcar 
UTP 
ou 
ATP UDP-glicose 
pirofosforila
se Glicose-1-P 
+ 
O 
H H 
H H 
HO OH 
CH2 
N 
O 
HN 
CH3 
O- P 
O 
O 
O 
P P O 
O- 
O 
O- 
O 
-O 
UTP 
UDP-glicose 
O H 
O 
H 
O 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
P 
O 
H H 
H H 
O 
HO OH 
CH2 
P O O- 
O 
O 
N 
O 
HN 
CH3 
-O 
Uracil 
P P O 
O- 
O 
O- 
O 
-O O- 
Pirofosfato (PPi) 
Pirofosfatase 
P OH 
O- 
O 
-O 2 
2 Fosfato (Pi) 
O H 
O 
H OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
HO 
P O- 
O 
-O 
O substrato para a síntese de glicogênio em animais é a UDP-
glicose 
UDP-glicose 
O H 
O 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
P 
O 
H H 
H H 
O 
HO OH 
CH2 
P O O- 
O 
O 
N 
O 
HN 
CH3 
-O 
Uracil 
O 
H H 
H H 
HO OH 
CH2 
N 
O 
HN 
CH3 
O- P 
O 
O 
O 
P P O 
O- 
O 
O- 
O 
-O 
UTP 
GLICOGÊNESE 
SÍNTESE: 
 
 As ramificações da cadeia são sintetizadas pela enzima 
amilo-(1,4→1,6)-transglicosidase (enzima ramificadora) 
 
 Transferir uma cadeia de cinco a oito resíduos glicosil 
da extremidade não-redutora da cadeia linear a outro 
resíduo da cadeia, ligando-o por uma ligação α1→6 
 
 Ambas as cadeias podem ser alongadas pela glicogênio 
sintase 
GLICOGÊNESE 
SÍNTESE: 
 
 A glicogênio sintase é responsável por catalisar as 
ligações α1→ 4 no glicogênio 
 Na ausência de iniciador, a proteína glicogenina atua 
como um receptor de resíduos de glicose: o grupo 
hidroxila de uma cadeia lateral específica de Tyr serve 
como sítio, no qual a unidade inicial glicosil é ligada. 
 A reação é catalisada pela sintase iniciadora do 
glicogênio 
 O alongamento da cadeia envolve a transferência de 
glicose da UDP-glicose à extremidade não redutora da 
cadeia em crescimento, formando uma ligação glicosídica 
UDP-glicose 
P 
O 
H H 
H H 
O 
HO OH 
CH2 
P O O- 
O 
O 
N 
O 
HN 
CH3 
O H 
O 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
-O 
Uracil 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O O 
Cadeia de glicogênio (n + 1 glicose) 
+ 
UDP 
Glicogênio 
sintase 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HCH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O H 
H 
HO 
OH 
H 
H 
HO 
H 
CH2OH 
1 
2 3 
4 
5 
6 
O O 
Cadeia de 
glicogênio 
(n glicose) 
Extremidade 
redutora 
Carbono 4, 
extremidade 
não redutora 
A glicogênio sintase trasfere resíduos de glicose do UDP-glicose para 
a OH do C4 em uma das extremidade não redutoras do glicogênio ao 
primer de glicogênio formando ligações glicosídicas a 1-4 
Seqüência de substratos 
Núcleo 
primário 
glicogênio 
linear 
glicogênio 
UDP UDPG 
UTP 
ADP 
ATP 
Glic1P 
PPin 
2Pin 1 
2 
3 
4 
Glicogênese 
Seqüência de 
Enzimas 
1)UDPG pirofosforilase 
•2)Glicogênio sintase 
•3)Amilo-1,4 - 1,6 
transglicosidase 
•4)Pirofosfatase 
 
Seqüência de enzimas 
 
• UDPG pirofosforilase 
• Glicogênio sintase 
• Amilo-1,4 1,6 
transglicosidase 
(enzima de ramificação) 
• Pirofosfatase 
Glicogênese 
A glicogenina inicia a síntese do glicogênio. 
Na primeira etapa da síntese de glicogênio 
uma tirosina glicosiltransferase liga um 
resíduo de glicose ao grupo OH da Tyr 194 
da proteína glicogenina. 
A glicogenina aumenta por autocatálise 
a cadeia de glicano em até sete resíduos 
adicionais doados pela UDP-glicose, 
formando uma primer de glicogênio. 
Glicogenina 
GLICOGÊNIO 
Glicogênio sintase 
Características 
Glicogênio sintase b 
Glicogênio sintase a 
Inativa 
Fosforilada 
Ativa em presença conc. de Glic6P 
Atividade depende da conc. de Glic6P 
Ativa 
Não fosforilada 
Atividade independe da conc. de Glic6P 
GLICOGENÓLISE 
 A rota degradativa não é uma reversão das reações 
sintéticas 
 
 O produto primário é a G1P, obtida pela hidrólise das 
ligações glicosídicas α1→ 4 
 
 Glicose livre é liberada a partir da ligações α1→ 6 
 
 A glicogênio fosforilase cliva as ligações α1→ 4 entre os 
resíduos glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias 
de glicogênio por simples fosforólise 
 
 A fosfotransferase degrada sequencialmente as cadeias de 
glicogênio em suas extremidades não-redutoras até que 
restem quatro unidades glicosil em cada cadeia, antes de um 
ponto de ramificação, resultando em uma dextrina 
Glicogênio 
fosforilase 
GLICOGENÓLISE 
 As ramificações são removidas por duas reações enzimáticas 
de uma mesma enzima: 
 - A glicosil transferase remove os três resíduos glicosil 
externos ligados a uma ramificação e transfere-os à 
extremidade não-redutora de outra cadeia aumentando seu 
comprimento 
 - A seguir, o resíduo isolado de glicose restante unido 
por uma ligação α1→ 6 é removido hidroliticamente pela 
α1→ 6 -glicosidase, liberando glicose livre 
 - Dessa forma, a cadeia está disponível para degradação 
pela glicogênio fosforilase até 4 unidades glicosil da próxima 
ramificação 
GLICOGENÓLISE 
GLICOGENÓLISE 
GLICOGENÓLISE 
Desramificação do glicogênio 
 pela enzima desramificadora 
GLICOGENÓLISE/Remoção das ramificações 
 A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem 
aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula 
 
 - A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia 
e disponibilidade de substrato estão elevados 
 
 - A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de 
energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos 
 
 - No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente 
ativada pela G6P quando esta está presente em concentração elevada 
 
 - A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, bem 
como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula 
GLICOGENÓLISE/Regulação 
 A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem 
aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula 
 
 - A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia 
e disponibilidade de substrato estão elevados 
 
 - A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de 
energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos 
 
 No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é 
alostericamente ativada pela G6P quando esta está presente 
em concentração elevada 
 
 A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, 
bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula 
GLICOGENÓLISE/GLICOGÊNESE 
[ 
] 
g
lic
o
g
ê
n
io
 h
e
p
á
ti
c
o
 
 8hs. 12hs. 16hs. 20hs. 4hs. 8hs. 
 
 Almoço 
 Janta 
 café da manhã 
G
lic
o
s
e
 u
ti
liz
a
d
a
 
(g
/h
) 
Glicose ingerida 
 Glicogenólise 
hepática 
gliconeogênese 
0 8 16 24 2 dias 20 dias 
 (TEMPO EM JEJUM) 
GLICONEOGÊNESE 
 Síntese de glicose a partir de diferentes substratos 
 Rota essencialmente de JEJUM 
 90% Hepática, 10% renal 
 Produz Glicose para ser lançada a circulação 
 Mantém a glicemia em níveis mínimos normais 
 IMPORTANTE: 
 Qualquer substrato da via gliconeogênica deve ter no mínimo 3 
Carbonos, logo o Acetil CoA (2C) NÃO é substrato para esta via. 
 
 Substratos utilizados: 
 - Lactato 
 - Aas gliconeogênicos 
 - Glicerol 
 - Propionato 
GLICONEOGÊNESE 
GLICONEOGÊNESE 
GLICONEOGÊNESE