METABOLISMO DO GLICONGÊNIO

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BIOQUÍMICA – Rafaela Negri 
 
Metabolismo do glicogênio
Características gerais: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-O glicogênio é a reserva de glicose dos tecidos 
animais. Os maiores estoques encontram-se no 
fígado e músculo, sendo que a maioria das células 
armazena glicogênio para consumo próprio. 
-Fígado: 
o Mais alta concentração 
o 100g perfazem 10 % peso do fígado de um 
adulto bem alimentado 
o Manutenção da glicemia 
-Músculo: 
o Maior quantidade 
o 400 g perfazem 1-2% peso do músculo em 
repouso 
o Obtenção de energia durante o exercício 
físico 
Estrutura do glicogênio: 
-É constituído por unidades de α-D-glicose unidas 
por ligações glicosídicas tipo α-1,4. Após 8 a 10 
resíduos, há uma ramificação contendo ligação do 
tipo e α-1,6. Sua estrutura é similar à amilopectina 
(porção ramificada do amido). 
 
 
 
 
 
 
Vantagens: 
-O glicogênio é a maneira mais conveniente de 
estocar glicose dentro da célula, pois não causa 
impacto sobre a pressão osmótica celular (a 
pressão osmótica depende do número de 
moléculas polares e não do tamanho). 
-Cada molécula de glicogênio contém milhares 
unidades de glicose. 
-Estima-se que cada grama de glicogênio contenha 
2,5 a 3g de água associada. 
Localização: 
-O glicogênio está associado à glicogenina 
(proteína central ao redor da qual estão as fileiras 
de unidades de glicose). 
-Cada partícula de glicogênio contém cerca de 55 
mil unidades de glicose. De 20 a 40 partículas se 
agrupam para formar grandes grânulos 
citoplasmáticos ou rosetas. 
-Os grânulos de glicogênio são agregados 
complexos de glicogênio e de enzimas necessárias 
para a síntese e a degradação do glicogênio e 
aquelas envolvidas na regulação destes processos. 
-Os processos de síntese e degradação ocorrem 
no citosol. 
Papel no controle da glicemia: 
FÍGADO: 
-No Estado Absortivo (Pós-prandial ou Alimentado): 
o Entre 30min a 1 hora após a refeição rica 
em carboidratos, a glicemia eleva-se de 80-
108mg/dL (~5 a 6 mM) para 120 a 
160mg/dL (~7 a 9mM). 
o O fígado passa a ser um consumidor de 
glicose, retendo 60% da glicose trazida 
pelo sistema porta. 
o Há um aumento da glicose-6-P, devido à 
ativação da glicocinase, em decorrência da 
maior disponibilidade de glicose (a 
concentração intracelular eleva-se de 
5mM, 80 a 100mg/dL, para 10 a 20 mM, 180 
a 360mg/dL). 
o Há aumento da glicólise (após uma refeição 
rica em carboidrato) e redução da 
gliconeogênese. 
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o Há um aumento na síntese de glicogênio 
(glicogênese) e, consequentemente, do 
estoque de glicogênio (correspondente a 
80g – 100g). 
o A degradação do glicogênio (glicogenólise) 
está reduzida. 
o O excesso de glicose é usado para a 
síntese de ácidos graxos e glicerol, 
formando triacilgliceróis (e VLDL). 
o Há, também, aumento da produção de 
NADPH, pela via das pentoses, para a 
lipogênese hepática (a via das pentoses 
consome de 5 a 10% da glicose hepática). 
o O cérebro consome 150g/dia de glicose. 
o Outros tecidos glicose-dependentes 
consomem de 30 a 40g/dia. 
-No Estado Pós-Absortivo (Jejum) e Jejum 
Prolongado (Desnutrição ou Inanição): 
o Aproximadamente 2 horas após a refeição, 
a glicemia cai para 80 a 100 mg/dL, devido 
a captação de glicose pelos tecidos 
(principalmente pelo fígado, músculo e tec. 
adiposo) . 
o O fígado funcionará deixa de ser o 
consumidor de glicose, funcionando como 
um produtor de glicose. 
o A glicogênese está inibida. A glicogenólise 
hepática é a fonte de glicose nas primeiras 
horas de jejum. O estoque hepático é 
depletado entre 24h – 30h, sendo quase 
exaurido entre 10h e 18h de jejum. 
o A glicólise está inibida e a gliconeogênese 
inicia entre 4h e 6h de jejum (precursores: 
glicerol, lactato e aminoácidos). Em cerca 
de 16h de jejum, o glicogênio e 
gliconeogênese contribuem igualmente 
para a manutenção da glicemia. A partir das 
16 horas de jejum, a gliconeogênese tem 
um papel fundamental na manutenção da 
glicemia no jejum mais prolongado, quando 
o glicogênio foi depletado. 
o Mesmo em um jejum prolongado a 
glicemia não diminui tanto: 
 
 
 
o Após 3 a 5 dias de jejum, o cérebro usa 
apenas 1/3 da glicose que utilizava no estado 
alimentado (40 g/dia). Os corpos cetônicos 
passam a ser um importante combustível. 
MÚSCULO: 
-Repouso/Alimentado: 
o A insulina estimula a entrada de glicose, via 
GLUT4. O músculo capta de 70 a 80% da 
glicose estimulada pela insulina. 
o A glicose-6-fosfato é usada para a 
glicogênese, especialmente nos músculos 
exercitados, pois os estoques foram 
reduzidos pelo exercício. 
o A síntese de glicogênio é muito mais rápida 
na primeira hora pós-exercício. Após este 
período, a taxa de síntese permanece 
elevada até que o estoque esteja, no 
mínimo, igual àquele do pré-exercício. 
o Quanto mais glicogênio for depletado, mais 
rápida é a taxa de glicogênese. Os 
indivíduos treinados sintetizam mais 
rapidamente o glicogênio do que indivíduos 
não-treinados. 
-Repouso/Jejum: 
o A redução dos níveis de insulina diminui a 
utilização de glicose. 
o Há redução da glicólise e da glicogênese. 
o Os ácidos graxos são o substrato 
preferencial. 
o Durante o jejum noturno ou de longa 
duração, se o indivíduo permanecer em 
repouso, há pequenas mudanças no 
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estoque de glicogênio, pois o músculo não 
é sensível ao glucagon. 
Papel no exercício: 
MÚSCULO: 
-O músculo esquelético em exercício tem a 
capacidade de captar glicose independente da 
insulina. O exercício aumenta a mobilização dos 
GLUT4, por mecanismo ainda desconhecido 
-Antes do aumento do fluxo sanguíneo estimulado 
pelo exercício e do aumento da oferta de 
substratos e O2, o glicogênio é convertido à 
lactato. O estoque é esgotado em 2 min de 
exercício anaeróbico. 
® Em um exercício de baixa/média intensidade: 
-A taxa de glicólise pode aumentar 30 a 40 vezes. 
A maior parte é usada na glicólise aeróbica. A 
oxidação de ácidos graxos e glicose são 
predominantes. 
-Por até 40 min, a glicogenólise hepática é a 
principal fonte de glicose para o músculo. Entre 40 
e 240 min, a saída de glicose pelo fígado diminui 
e a oxidação de ácidos graxos aumenta no 
músculo. 
® Em um exercício de alta intensidade: 
-Ocorre glicogenólise e produção de lactato. 
Durante a atividade extenuante, a necessidade de 
ATP ultrapassa a capacidade oxidativa do músculo, 
sendo, portanto, a glicólise anaeróbica também 
importante. 
® Ciclo de Cori: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Glicogênese: 
-Síntese do glicogênio 
-O glicogênio é sintetizado a partir da α-D-glicose 
ligada ao UDP, a UDPglicose. A UDP-glicose é a 
fonte de resíduos de glicose para a formação de 
glicogênio. 
Síntese de UDP-Glicose: 
1º passo: A α-D-glicose é 
fosforilada pela 
glicocinase (ou 
hexocinase) a glicose-6-
fosfato 
2º passo: A 
fosfoglicomutase reposicionada o fosfato, 
formando glicose-1-fosfato 
3º passo: A UDP-glicose é formada pela ação da 
UDP-glicose-pirofosforilase. A hidrólise do PPi pela 
pirofosfatase inorgânica garante a formação da 
UDP-glicose. 
-A glicogênio sintase não consegue iniciar a 
formação de glicogênio a partir de glicose livre 
como aceptora de glicose da UDP-glicose. Ela 
necessita de um iniciador (primer), que é o 
segmento inicial para a síntese de glicogênio. 
o Quando não há depleção total de 
glicogênio: um fragmento de glicogênio 
será o primer. 
o Quando há depleção total de glicogênio: A 
proteína glicogenina será aceptora de 
resíduos de glicose da UDP-glicose. Ela 
catalisa a sua própria glicosilação 
(autoglicosilação), até a formação de uma 
cadeia curta de glicogênio, com 8 resíduos 
de glicosil, que será o primer. Futuramente, 
o primer irá receber resíduos de glicosil da 
enzima glicogênio sintase. 
Alongamento do glicogênio: 
-A glicogênio sintase adiciona resíduos de glicose 
da UDP-glicose a partir da extremidade não- 
redutora da molécula de glicogênio (primer ou 
ramificação). Forma-se uma ligação α-1,4 entre a 
o carbono 1 da glicose da UDP-glicosee o carbono 
4 da glicose da extremidade não redutora do 
glicogênio. 
 
 
 
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Ramificação do glicogênio: 
-Quando a cadeia atinge 11 resíduos de 
comprimento, ocorre a formação de uma 
ramificação na molécula do glicogênio. 
-As ramificações são formadas pela ação da 
enzima amilo-α(1,4)-α(1,6)- transglicosidase (ou 
enzima ramificadora). Esta enzima transfere um 
fragmento de 6 a 8 resíduos de glicose, da 
extremidade não-redutora da cadeia de glicogênio 
(quebrando ligações α-1,4), para a outro resíduo 
não-terminal na cadeia, unindo-os por meio de 
uma ligação α-1,6, gerando, assim uma nova 
extremidade não-redutora. 
 
 
 
 
 
 
-As ramificações são feitas para aumentar a 
solubilidade do glicogênio e a velocidade de síntese 
e degradação desta molécula, uma vez que criam-
se mais extremidades não-redutoras, polares, que 
são os sítios onde as enzimas atuam. 
Glicogenólise: 
Encurtamento do Glicogênio: 
-A enzima glicogênio fosforilase quebra as ligações 
α-1,4 por fosforólise (adição de Pi), a partir das 
extremidades não-redutoras, até que restem 
apenas 4 resíduos de glicose, em cada cadeia, 
antes da ramificação. Esta estrutura restante é 
chamada de dextrina-limite. A glicose é liberada 
como glicose-1-fosfato. A enzima glicogênio 
fosforilase usa como coenzima o piridoxal-fosfato 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desramificação do Glicogênio: 
-A ramificação é removida pela enzima de 
desramificação, que apresenta duas atividades: 
o Atividade oligo-α(1,4)-α(1,4)-glican-
transferase: Remove um segmento 
contendo 3 dos 4 resíduos de glicose 
ligados à ramificação, transferindo-o para a 
extremidade não redutora da outra cadeia. 
o Atividade amilo-α(1,6)-glicosidase: Remove o 
resíduo de glicose unido por ligação α-1,6, 
liberando glicose livre. 
-A glicogênio fosforilase completa, então, finaliza a 
degradação do glicogênio, liberando glicose-1-
fosfato 
-A glicose-1-fosfato, liberada do glicogênio a partir 
da ação da glicogênio-fosforilase, é convertida a 
glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase 
-No fígado: a glicose-6-fosfato será convertido em 
glicose pela acao da enzima glicose-6-fosfatase. A 
reação ocorre no REL. A glicose-6-fosfato é 
transportada para o REL pela glicose-6-
fosfatotranslocase. 
-No músculo e demais tecidos: não há glicose-6-
fosfatase, então a glicose-6-fosfato servirá para o 
fornecimento de energia 
-O glicogênio também pode ser degradado no 
interior do lisossomos, pela enzima maltase ácida 
(ocorre com 1 a 3% do glicogênio). A deficiência 
desta enzima resulta em acúmulo de glicogênio 
nos lisossomos = Doença de Pompe 
Regulação da glicogenólise: 
-A enzima marcapasso da degradação do 
glicogênio é a glicogênio-fosforilase A (está ativa 
na forma fosforilada) 
-Ela é ativada pela glicogênio-fosforilase-cinase, que 
também estará ativa na forma fosforilada 
-PKA é responsável pela fosforilação (ativação) da 
glicogênio-fosforilase-cinase 
-Logo, o glucagon, por meio do seu receptor no 
fígado, e a adrenalina, por meio dos receptores 
beta adrenérgicos nos múculos e fígado, vão 
promover a formação do AMPc via proteína Gs 
alfa, que irá ativar a PKA, que vai promover a 
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ativação da glicogênio-fosforilase-cinase, que por 
sua vez irá fosforilar e ativar a glicogênio-
fosforilase A, provendo, dessa forma, a 
degradação do glicogênio 
-No musculo e no fígado, as concentrações de 
glicose-6-fosfato e ATP inibem alostericamente a 
glicogênio-fosforilase 
-No fígado, a concentração de glicose livre 
também vai inibir a ação da glicogênio-fosforilase 
-No musculo, o AMP é um ativador alostérico da 
glicogênio-fosforilase 
-No fígado, a glicogênio-fosforilase A funciona 
como um sensor de glicose. A ligação da glicose 
ao sitio alostérico dessa enzima faz com que a 
enzima exponha seus sítios de fosforilação 
Regulação da glicogênese: 
-Enzima marcapasso da síntese do glicogênio é a 
glicogênio-sintase (ativa na forma defosforilada) 
-O glucagon e a adrenalina vão promover a 
formação do AMPc, que irá ativar a PKA. Ela 
fosforila e inativa a enzima glicogênio-sintase 
-A glicogênio-sintase também é regulada pela 
GSK-3 (glicogênio-sintase-cinase), que irá fosforilá-
la e inativa-la 
-A GSK-3 também é regulada por fosforilação 
(pela PKB) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-A insulina, a adrenalina e o glucagon agem sobre 
a fosfoproteína-fosfatase-1 (PP1) 
-A PPI, quando ativada pela insulina, é a enzima que 
defosforila e inativa a fosforilase-cinase e a 
glicogênio-fosforilase (enzimas da degradação do 
glicogênio) e defosforila e ativa a glicogênio-sintase 
(síntese do glicogênio). Quando ativada pela 
adrenalina e glucagon, ocorre o contrário. 
-Logo, a insulina vai promover a síntese do 
glicogênio e a adrenalina e glucagon promovem a 
degradação do glicogênio 
-Glicogênio-sintase é uma enzima alostérica 
regulada pelos níveis de glicose-6-fosfato, tanto no 
fígado, quanto no musculo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Glicogenoses: 
DEFINIÇÃO: 
-São doenças do armazenamento do glicogênio 
caracterizadas por uma falha genética em alguma 
das proteínas envolvidas em seu metabolismo. 
Cada tipo de glicogenose diz respeito a falha em 
uma diferente enzima 
TIPOS: 
Doença do Von Gierke: 
-Glicogenose tipo I 
-É caracterizada pela deficiência de glicose-6-
fosfatase 
-É uma glicogenose hepática 
-Herança autossômica recessiva 
-Hipoglicemia severa 
-Hepatomegalia 
-Insuficiência renal 
-Acidose lática 
-Hiperlipidemia 
-Incidência de 1 a cada 100000 nascimentos 
o Tipo I a: 
-Deficiência da subunidade catalítica 
-Cerca de 80% dos casos da doença 
o Tipo I b: 
-Deficiência do transportador de glicose-6-
fosfato 
-Cerca de 20% das ocorrências da doença 
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-Neutropenia 
Doença de Pompe: 
-Glicogenose tipo II 
-Deficiência da alfa glicosidade ácida (lisossomal) 
-Acúmulo do glicogênio nas vesículas lisossomais 
-É uma glicogenose hepatomuscular 
-Hipotonia muscular 
-Insuficiência cardíaca (já que o coração é um 
músculo), podendo levar à morte 
-Herança autossômica recessiva 
-Incidência entre 1 a cada 100000 e 1 a cada 300000 
habitantes 
Doença de Cori: 
-Glicogenose tipo III 
-Deficiência de Amilo-1,6-gicosidase 
(desramificadora) ® responsável por transferir as 
3 ultimas glicoses do radical para a cadeia principal 
-Acúmulo de moléculas de glicogênio com 
ramificações curtas 
-Hipoglicemia 
-Hepatomegalia 
-Miopatias 
-É uma glicogenose hepatomuscular 
-Herança autossômica recessiva 
-Incidência de 1 a cada 100000 nascimentos 
Glicogenose A: 
-“Glicogenose 0” 
-Alteração na glicogênio-sintase 
-Doença hepática (principalmente, mas também 
afeta o músculo, causando câimbras, por exemplo) 
-Exceção por ser uma deficiência na síntese e não 
na degradação 
-Hipoglicemia severa 
-Hipercetonemia (jejum) 
-Hiperglicemia pós prendial (depois da alimentação) 
-Ausência de hepatomegalia 
Doença de MacArdle: 
-Glicogenose tipo V 
-Deficiência na glicogênio fosforilase muscular 
-Glicogenose muscular 
-Fadiga associada ao exercício 
-Cãibras 
Doença de Hers: 
-Glicogenose tipo VI 
-Deficiência na glicogênio fosforilase hepática 
-Glicogenose hepática 
-Hepatomegalia 
-Hipoglicemia de jejum 
TRATAMENTOS: 
-Alimentação balanceada, rica em proteínas, 
evitando picos de glicemia e com frequência.