Glicogênese e glicogenólise

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Glicogênese e glicogenólise 
 Denis Broock Rosemberg 
Universidade Federal de Santa Maria 
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular 
Centro de Ciências Naturais e Exatas 
Bioquímica I - Curso de Zootecnia 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
Estrutura do glicogênio; 
Síntese do glicogênio: glicogênese; 
Degradação do glicogênio: glicogenólise; 
Regulação do metabolismo do glicogênio; 
Diferenças entre o metabolismo do glicogênio 
hepático e o muscular. 
PERÍODO ABSORTIVO (ESTADO ALIMENTADO) 
 Utilização Tecidual da Glicose 
 Síntese de Glicogênio, Proteínas e TAG 
4 à 6 horas após 
HIPOGLICEMIA DE JEJUM 
Aumento dos níveis de insulina e baixa dos níveis de glucagon 
Baixa dos níveis de insulina e aumento dos níveis de glucagon 
CONDIÇÕES HIPOGLICÊMICAS 
GLICOGENÓLISE 
Gliconeogênese 
Lipólise 
MANUTENÇÃO DA GLICEMIA 
Busca da homeostasia (equilíbrio) 
Mobilização das reservas energéticas 
USO DA GLICOSE ABSORVIDA 
GLICOSE 
Glicogênese 
Via das pentoses 
Síntese de TAG 
CO2 + H2O 
Síntese de Glicogênio 
CO2 + H2O 
 ATP + Lactato 
Síntese de Triacilglicerol (TAG) 
ESTRUTURA DO GLICOGÊNIO 
 
• Formam grânulos citoplasmáticos distintos que contem 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 α(14); 
 
• A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma ramificação 
contendo uma ligação α(16). 
ESTRUTURA DO GLICOGÊNIO 
Variação dos níveis de glicogênio 
hepático ao longo do dia 
Glicogênio: proeminente no fígado e músculos (os 
músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio 
do que o fígado em razão de sua grande massa). 
 
Ocorrência: Citosol durante o Período Absortivo 
 
O substrato para a síntese do glicogênio é o composto 
uridina difosfato–glicose (UDP-glicose). 
 
 
Curiosidades sobre o glicogênio 
e a glicogênese 
Etapas da Glicogênese 
Passo 1: conversão da glicose-6-fosfato em glicose-1-fosfato (enzima 
fosfoglicomutase) 
 
Passos 2-3: ligação da glicose-1-fosfato à uridina trifosfato (UTP), formando UDP-
glicose e liberando pirofosfato inorgânico (PPi) (enzima UDP-glicose 
pirofosforilase). O pirofosfato é hidrolisado a dois fosfatos inorgânicos (Pi) pela 
pirofosfatase 
 
Passo 4: A enzima glicogênio sintase alonga a cadeia de glicogênio a partir da UDP-
glicose; 
 
Passo 5: Formação das ramificações do glicogênio pela enzima(amilo-(1,41,6)-
transglicosidase (enzima ramificadora). 
O glicogênio é sintetizado a partir de 
moléculas de glicose-6-fosfato (G6P) 
Passo 1: conversão da glicose-6-fosfato em glicose-
1-fosfato (enzima fosfoglicomutase) 
Passos 2-3: Enzimas UDP-glicose pirofosforilase e fosfodiesterase 
 Ligação da glicose-1-fosfato 
ao UTP; 
 Formação da UDP-glicose; 
 PPi: Quebra em 2 moléculas 
de Pi pela enzima 
fosfodiesterase. 
UDP-glicose é o 
substrato utilizado para a 
síntese do glicogênio 
 A glicogênio sintase é responsável por catalisar as ligações α(14) no 
glicogênio; 
 
 Tal enzima é capaz de alongar a cadeia, mas não inicia a síntese; 
 
 Um fragmento de glicogênio pode servir como um iniciador em células com 
estoque remanescente; 
 
 Iniciador de síntese: proteína glicogenina como receptora de resíduos de 
glicose; 
 
 O alongamento da cadeia envolve a transferência de glicose da UDP-glicose à 
extremidade não redutora da cadeia em crescimento, formando uma ligação 
glicosídica. 
Passo 4: Alongamento da cadeia de glicose do glicogênio 
Glicogenina acoplada ao glicogênio 
Etapas da reação catalisada pela glicogênio sintase 
Passo 5: Ramificação da cadeia de glicogênio 
São necessárias 4 unidades de glicose 
para que a glicogênio sintase adicione 
as moléculas de glicose ao glicogênio 
GLICOGENÓLISE 
Enzimas envolvidas 
Esquema da degradação do glicogênio 
 
• A rota degradativa não é uma simples reversão das reações de 
síntese; 
 
• O produto primário é a glicose 1-fosfato, obtida pela 
hidrólise das ligações glicosídicas α(14); 
 
• A glicogênio fosforilase (enzima que requer o piridoxal 
fosfato como coenzima) cliva as ligações α(14) entre os 
resíduos glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias 
de glicogênio por simples fosforólise; 
 
• Posteriormente, atua a enzima desramificadora, a qual cliva a 
ligação α(16) do glicogênio. 
Etapas da glicogenólise 
A glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-fosfato 
pela fosfoglicomutase. 
A glicose 6-fosfato pode ser oxidada pela via 
glicolítica ou ser desfosforilada pela glicose-6-
fosfatase, gerando glicose livre no fígado. 
 
 
Por não expressar a glicose-6-fosfatase, o músculo 
é incapaz de gerar glicose livre, sendo que a 
glicose-6-fosfato segue para a via glicolítica para 
ser oxidada e fornecer energia. 
Destino da glicose 6-fosfato 
Atividade da enzima desramificadora 
Relação entre o metabolismo do 
glicogênio hepático e muscular 
Regulação do metabolismo do glicogênio 
A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem aos níveis de 
metabólitos e necessidades de energia da célula. 
 
 
Síntese de glicogênio: altos níveis de energia e concentração de 
substratos 
 
Degradação do glicogênio: níveis de energia e suprimentos 
disponíveis de glicose baixos. 
 
 
No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente 
ativada pela glicose-6-fosfato quando esta está presente em 
concentração elevada; 
 
A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela glicose-6-
fosfato, bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula. 
Hormônios como reguladores do 
metabolismo celular 
Modelo de ação da Insulina e Glucagon 
Regulação da glicogênio sintase 
Regulação da glicogênio fosforilase 
Regulação da 
fosforilase cinase 
Reações em cascata 
Amplificação do sinal 
Regulação do metabolismo do glicogênio e da 
glicose no estado de jejum 
Metabolismo comparado do fígado e músculo em 
situações de jejum e estresse 
Regulação do metabolismo do glicogênio e da 
glicose no estado alimentado 
Síntese da regulação do metabolismo do glicogênio