Metabolismo do Glicogênio 1

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BIOQUÍMICA
Metabolismo do glicogênio
Glicogênio
Polímero de glicose que pode ser degradado quando é necessária energia
O glicogênio é menos reduzido que os ácidos 
graxos, e portanto não é tão rico em energia.
Porque todo o excesso de energia não é 
armazenado em ácidos graxos em vez de 
glicogênio?
Manutenção dos níveis sanguíneos de glicose entre 
as refeições; energia para atividade anaeróbia
Degradação do glicogênio
Enzimas:
• 1 para degradação
• 2 para remodelamento
para que ele permaneça
como substrato para
degradação
• 1 para transformação
do produto gerado
Glicogênio fosforilase
Cliva ligações α-1,4
1a etapa de degradação do glicogênio
Fosforólise  Clivagem de uma ligaçao pela adição de ortofosfato
O ortofosfato cliva entre C1 
da ose terminal e C4 da ose 
adjacente Por que fazer clivagem fosforolítica?
A fosforilase catalisa a remoção sequencial de resíduos glicosil das extremidades não redutoras 
da molécula de glicogênio (as extremidades com um grupo OH livre no carbono 4).
a ose liberada já está fosforilada
2a etapa de degradação do glicogênio
As ligações glicosídicas -1,6 nos pontos de ramificação não são suceptíveis 
à clivagem pela fosforilase.
Sobram 4 glicoses ao 
longo de cada ramificação
Tranferase remaneja um bloco 
de 3 glicoses para outro ramo
Remoção da 
glicose verde
Cadeia linear com todas as 
ligações -1,4 disponíveis para a 
fosforilase
enzima bifuncional
Vai ser fosforilada pela 
hexocinase da via glicolítica
3a etapa de degradação do glicogênio
Fosfoglicomutase  Catalisa esse deslocamento de fosforila
Radical fosforilado de 
serina no centro ativo
A fosforila da enzima é 
tranferida da serina para 
C6 da glicose 1-fosfato
A fosforila de C1 é 
transferida para a serina
entra no fluxo 
metabólico principal
Transformação do produto gerado
Fígado
Glicose 6-fosfatase
O fígado libera glicose no sangue durante 
a atividade muscular e entre as refeições.
A glicogênio fosforilase é regulada por vários efetores 
alostéricos, que sinalizam o estado energético da célula, bem 
como por fosforilação reversível, que responde a hormônios
como a insulina, a epinefrina e o glucagon.
Diferenças no controle do metabolismo do glicogênio no 
músculo esquelético e o fígado  o músculo utiliza glicose para 
produzir a sua própria energia, enquanto o fígado mantém a 
homeostasia da glicose do organismo como um todo
A fosforilase é regulada por interações alostéricas e 
por fosforilação reversível
Regulação da Fosforilase Muscular
Duas formas interconversiveis: a (ativa) e b (inativa)
ativa
inativa
Cada uma dessas duas formas existe em equilíbrio entre um estado 
relaxado (R) ativo e um estado tenso (T) muito menos ativo.
Regulação da Fosforilase Muscular
A transição da fosforilase b entre R e T é controlada pela carga 
energética da célula muscular (interações alostéricas)
Regulação da Fosforilase Muscular
O estado padrão da fosforilase muscular é a forma b, devido ao fato de que, no 
músculo, a fosforilase precisa estar ativa durante a contração. Em repouso: b T
Quando ocorre contração 
muscular e o ATP é convertido em 
AMP, a fosforilase é sinalizada 
para degradar o glicogênio.
Estabilização 
do estado T
Hormônios convertem a Fosforilase b em a por fosforilação de 
uma única serina em cada subunidade.
Medo ou excitação ao exercício  aumento de epinefrina  Fosforilação da enzima 
 Degradação mais rápida do glicogênio  Energia
Essa fosforilação é 
feita pela
fosforilase cinase
Fosforilase cinase
Quando ativa, a enzima converte fosforilase b em a
Regulação da Fosforilase Hepática
No fígado, a ação da fosforilase a é sensível à presença de 
glicose: a ligação da glicose desativa a enzima
Em essência, a enzima só 
retorna ao estado T de baixa 
atividade quando ela detecta a 
presença de glicose em 
quantidade suficiente. Se a 
glicose estiver presente na dieta
alimentar, não há necessidade 
de degradar o glicogênio. 
A fosforilase hepática não é sensível á regulação pelo AMP, visto que o 
fígado não sofre as variações acentuadas de carga energética 
observadas no músculo em contração.
A proteína quinase A ativa a fosforilase quinase que, 
por sua vez, ativa a glicogênio fosforilase.
O que ativa a proteína quinase A?
Qual é o sinal que, em última analise, desencadeia 
um aumento na degradação do glicogênio?
Epinefrina e glucagon  Quebra de glicogênio
Como os hormônios disparam
a quebra do glicogênio?
Como os hormônios disparam
a quebra do glicogênio?
Interrupção da quebra 
do glicogênio
Desfosforilação 
pela proteína 
fosfatase-1
Ativação simultânea da 
síntese do glicogênio
O GTP ligado é 
transformado em 
GDP inativo
Fosfodiesterase 
converte AMPc 
em AMP
X
Formas 
inativas
Quando as necessidades de glicose são 
preenchidas, a fosforilase quinase e a 
glicogênio fosforilase são 
desfosforiladas e inativadas.
Simultaneamente, a síntese de glicogênio é 
ativada.
Síntese do glicogênio
Uridina difosfato ativada  doador de glicose
Hidrólise irreversível do 
pirofosfato em 
ortofosfato impulsiona a 
síntese da UDP-glicose
Glicogênio sintase  Ligações -1,4
Unidade glicosilada 
ativada da UDP-glicose 
é transferida para a 
hidroxila de um C-4 
terminal do glicogênio
-1,4
Essa enzima só adiciona glicosilas se a cadeia contiver mais 
de quatro oses  Precisa-se de um “primer”
Glicogenina
Enzima ramificadora  Ligações -1,6
Quebra-se uma ligação -1,4 e forma-se uma -1,6 
O bloco de 7 oses tem que vir de 
uma cadeia de pelo menos 11 
oses
O novo ponto de 
ramificação tem de estar 
a, pelo menos, 4 oses de 
distância de um 
preexistente
Qual a importância da ramificação?
A ramificação aumenta a solubilidade do glicogênio e cria um grande número de 
oses terminais, que são os locais de ação da glicogênio fosforilase e da glicogênio 
sintase.
A ramificação aumenta a velocidade de síntese e degradação do glicogênio.
Regulação recíproca da glicogênio sintase e da 
glicogênio fosforilase 
A fosforilação da 
glicogênio sintase 
converte a em b (inativa)
Glicogênio sintase não 
fosforilada  ativa
A degradação e a síntese do 
glicogênio são reguladas de 
modo recíproco. Como?
Proteína fosfatase 1 remove as 
fosforilas das proteínas  estimula a 
síntese do glicogênio
Desligamento das proteínas 
cinases por desfosforilação
Após uma refeição 
ou repouso
A atividade da fosfatase tem 
que ser reduzida
cAMP
Gm é fosforilada e liberada da 
subunidade catalítica  Redução 
da desfosforilação
Pequenas proteínas, 
quando fosforiladas inibem 
a atividade de PP1
A fosforilação deste inibidor mantem a fosforilase na forma a ativa e a 
glicogênio sintase na forma b inativa
•Insulina estimula a síntese do 
glicogênio ao inativar a glicogênio 
sintase quinase
A ligação da insulina 
ativa a atividade de 
tirosina cinase do 
receptor
Fosforilação e 
inativação da 
glicogênio 
sintase cinase…
… que não pode 
mais manter a 
glicogênio sintase 
em seu estado 
inativo fosforilado
PP1 desfosforila a 
glicogênio sintase
Substrato do receptor de insulina
Restauração das 
reservas de 
glicogênio
O metabolismo do glicogênio no 
fígado regula a glicemia
Glicose se liga a 
glicogênio 
fosforilase a 
Transição para o 
estado T
PP1 não se liga a 
fosforilase T, 
dissociando-se
PP1 desfosforila a glicogênio 
fosforilase a  Forma-se fosforilaseb
PP1 desfosforila a glicogênio 
sintase b e forma sintase a ativa 
síntese do glicogênio
Diabetes Mellitus  Deficiência de Insulina e excesso de glicagon
Tipo 1 – Dependente de Insulina
Destruição auto-imune das células -pancreáticas
Não respondem à insulina
Tipo 2
Diabetes Mellitus  Deficiência de Insulina e excesso de glucagon
Glicogenoses (Doenças de armazenamento do glicogênio)