Metabolismo do Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise

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Docente	
Profa.	Dra.	Camila	de	Melo	Accardo	
UC4	–	Funções	Orgânicas	e	Celulares	
Metabolismo	do	Glicogênio:	
Glicogênese	e	Glicogenólise	
Visão	Geral…	
•  Glicose	é	a	fonte	preferencial	de	energia	para	o	
cérebro	e	fornece	a	energia	necessária	para	células	
com	poucas	ou	nenhuma	mitocôndria,	como	os	
eritrócitos/hemácias	maduros.		
•  Essencial	como	fonte	de	energia	para	o	músculo	em	
exercício:	substrato	para	a	glicólise	anaeróbica.		
•  Principais	fontes	de	glicose:	dieta;	gliconeogênese	
(processo	lento)	e	glicogenólise	(degradação	do	
glicogênio)	
Visão	Geral…	
•  Ausência	de	fonte	de	glicose	na	alimentação:		
composto	rapidamente	liberado	a	parNr	do	
glicogênio	hepáNco.		
•  No	exercício	Psico,	o	glicogênio	muscular	é	
degradado	sendo	uma	importante	fonte	energéNca	
ao	músculo.		
•  Quando	os	estoques	de	glicogênio	se	esgotam,	
determinados	tecidos	SINTETIZAM	glicose	“de	novo”,	
usando	aminoácidos	das	proteínas	teciduais	–	
gliconeogênese.	
	
	
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O	que	define	estocar	energia	ou	não?	
Valor	Normal		
(69	a	99	mg/dl)	
Regulação	Hormonal	do	Metabolismo	
EnergéEco	
Hiperglicemia:	secreção	de	insulina,	aumento	da	captação	
de	glicose	pelos	tecidos	e	armazanamento	de	combusIveis	
(glicogênio	e	triacilgliceróis)	e	inibe	a	mobilização	dos	AG	no	
tecido	adiposo.	
Hipoglicemia:	secreção	de	glucagon,	liberação	da	glicose	a	
parEr	do	glicogênio	hepáEco	e	altera	o	metabolismo	
energéEco	no	Tgado	e	no	músculo,	oxidando	AG,	poupando	
glicose.	
Estrutura	do	Glicogênio	
• 	Homopolissacarídeo	de	cadeia	ramificada:	rápida	degradação	e	>	solubilidade	
• 	Estoques:	no	músculo	(1-2%	do	peso	do	órgão;	~300	g)	→	função:	glicólise	
no	Pgado	(10%	do	peso	do	órgão;	~100	g)	→	função:	glicemia	
• 	Importância:	reservatório	de	unidades	glicosil	para	a	produção	de	ATP	a	parNr	da	
glicólise.	
Glicogênio	em	hepatócitos	
corados	com	Carmin	
Grânulos	de	glicogênio	
(rosetas)	em	hepatócitos	
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Glicogênio	muscular:	servir	como	reserva	de	
combusIvel	para	a	síntese	de	ATP	durante	a	
contração	muscular.	
	
	
Glicogênio	hepáNco:	manter	a	concentração	da	
glicemia,	principalmente	nos	estágios	iniciais	do	
jejum.	
(S
m
ith
,	M
ar
ks
,	L
ie
be
rm
an
,	2
00
7)
	
Glicogênio	para	o	músculo	=		
	Solubilidade	
	Fácil	mobilização	
	Osmolaridade	
	
	
Se	todo	o	glicogênio	de	um	hepatócito	esNvesse	sob	a	
forma	de	glicose,	a	concentração	seria	de	0,4M.		
	
Quando	armazenada	sob	a	forma	de	glicogênio,	a	
mesma	massa	de	glicose	tem	concentração	de	0,01μM		
Qual	vantagem	de	armazenar	a	glicose	na	
forma	de	glicogênio?	
	
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Síntese	e	Degradação	do	Glicogênio	
Síntese	de	glicogênio:	inicia	com	a	
fosforilação	da	glicose	a	glicose-6-fosfato	
pela	hexoquinase,	ou	no	Pgado	pela	
glicoquinase	
	
Rota	de	síntese	de	glicogênio:	converNda	
a	glicose-1-fosfato	pela	fosfoglicomutase	
(reação	reversível)	
Síntese	do	Glicogênio	(Glicogênese)	
Local: 
§  Todos os tecidos, fígado e músculo principalmente 
§  Citosol 
Características: 
§  Requer ENERGIA 
§  Fosforilação da glicose: 
 
 
§  Conversão da glicose 6-Pi em glicose 1-Pi (precursor): 
 
 
§  Ativação da glicose 1-Pi pelo UTP 
§  Síntese do glicogênio 
§  Regeneração do UTP: 
 
Glicose + ATP Glicose 6-Pi + ADP 
hexoquinase 
glicoquinase 
Glicose 6-Pi Glicose 1-Pi 
fosfoglicomutase 
UDP + ATP UTP + ADP 
nucleosídeo 
bifosfato quinase 
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1ª	Etapa:	Formação	da	UDP-glicose	a	parNr	da	glicose-1-fosfato	
	
UDP-Glicose:	doador	de	glicose	para	a	síntese	do	glicogênio	
UDP-Glicose 
A	rota	biossintéNca	requer	energia;	o	fosfato	rico	em	
energia	do	UTP	é	uNlizado	para	aNvar	os	resíduos	de	glicosil	
em	UDP-glicose	
O	pirofosfato	gerado	é	
rapidamente	degradado	
Glicose 1-Pi UTP 
Glicose 1-Pi UTP UDP-glicose 
Hidrólise do PPi favorece a síntese 
•  Redutores:	 Possuem	 grupos	 aldeídos	 e	 cetonas	 livres	 na	 cadeia	 que	 atuam	
como	agentes	redutores	(sofrem	oxidação,	doam	elétrons).		
•  Não-redutores:	 Possuem	 esses	 grupamentos	 interligados.	 Exibem	 a	
extremidade	redutora	ao	sofrerem	hidrólise	(quebra).		
Glicídios	Redutores	e	Não-Redutores	
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Síntese	de	glicogênio:	necessita	da	
formação	de	ligações	glicosídicas	α-1,4	
para	ligar	resíduos	glicosil	em	cadeias	
longas	e	da	formação	de	ramos	α-1,6	a	
cada	8	a	10	resíduos	
Síntese do Glicogênio 
Alongamento da cadeia de 
glicogênio 
pela glicogênio sintase 
A	enzima	transfere	um	resíduo	glicosil	da	UDP-glicose	para	a	ponta	não-redutora	de	uma	ramificação	do	
glicogênio,	formando	uma	nova	ligação	(α1→4).	Necessita	de	um	primer	(cadeia	de	~8	glicoses).	
Síntese	do	Glicogênio	
Formação	de	ramificações	pela	enzima	ramificadora	do	glicogênio	
•  Glicogênio	sintase	só	é	capaz	de	alongar	a	cadeia	formando	ligações	α-1,4,	não	é	capaz	de	
formar	a	ligação	da	ramificação.	
•  Essa	ramificação	é	formada	pela	enzima	ramificadora,	a	qual	 transfere	um	bloco	de	um	
bloco	de	7	oses,	contendo	o	terminal	não	redutor,	vindo	de	uma	cadeia	de	pelo	menos	11	
oses,	formando	uma	ligação	α-1,6	com	a	cadeia	principal.	
•  Novo	 ponto	 de	 ramificação	 tem	 que	 estar	 pelo	 menos	 4	 oses	 de	 distância	 de	 um	
preexistente.	
•  Glicogênio	 sintase	 conEnua	 alongando	 a	 cadeia,	 concomitantemente	 a	 enzima	
ramificadora	catalisando	sua	reação.	
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Cadeia	com	pelo	menos	11	oses	
7	resíduos	glicosil	
4	resíduos	glicosil	
Consequência	biológica:	Glicogênio	mais	solúvel	e	aumento	das	
extremidades	não	redutoras	
Glicogenina 
 
primer e enzima para a 
síntese de novo do glicogênio: 
adição de 7 resíduos de glicose 
Glicogenina	e	a	Estrutura	do	glicogênio	
Rota	de	degradação:	as	ligações	
glicosídicas	entre	os	resíduos	de	glicosil	
são	simplesmente	quebradas	pela	adição	
de	fosfato	para	produzir	glicose-1-fosfato.	
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Degradação	do	Glicogênio	(Glicogenólise)	
Remoção	de	resíduos	de	glicose	da	ponta	não-redutora	da	cadeia	
de	glicogênio	pela	glicogênio	fosforilase,	liberando	glicose	1-Pi	
Fosforólise	/	Citosol	
Parte	da	energia	da	ligação	glicosídica	é	armazenada	na	formação	de	glicose	1-fosfato	
Ponto	de	Ramificação	
Enzima	Desramificadora	
oligo	(α1→4)	a	(α1→6)	transferase	
Glicogênio	fosforilase	
§ 	ANvidade	transferase	
	
• 	deslocamento	de	um	bloco	de	3	glicoses	
		para	uma	nova	ponta	não-redutora	
• 	formação	de	nova	ligação	(α1→4)	
§ 	ANvidade	(α1→6)	glicosidase	
	
• 	hidrólise	da	ligação	(α1→6)		
• 	liberação	de	glicose	
Remove	 resíduos	 de	 glicose	 sucessivamente	
até	 aNngir	 a	 4ª	 unidade	 do	 ponto	 de	
ramificação	
Formação	de	
glicose	6-fosfato	
Fígado																 	 		Músculo	
Glicólise	→	lactato		Hidrólise	pela	
glicose	6-fosfatase	
correção	da	glicemia	
Doação de Pi 
Transferência 
do Pi em C-1 
à fosfo-enzima 
Fosfoglicomutase	
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Diferenças	na	Regulação	do	Metabolismo	de	Carboidratos	
no	Fígado	e	no	Músculo	
Baixa	glicose	sanguínea	
Necessidade	de	lutar	
ou	correr	
Aumento	da	liberação	
de	glicose	no	sangue	
Aumenta	a	degradação	
de	glicogênio	e	glicólise