Glicogênese: Formação e Degradação

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Glicogênese
Este estudo está baseado no livro de bioquímica do Harvey (5º Ed) e nos slides da
Profª Marluce Ambrósio.
O que é glicogênese?
Glicogênese é a formação de glicogênio.Então,neste capítulo,estudaremos como ocorre a
formação de glicogênio no corpo humano para servir
como reserva energética em situações de
hipoglicemia,pela ação do glucagon.
Estrutura do glicogênio
O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia
ramificada formado,exclusivamente,por alfa-D-glicose.
A união glicosídica primária é uma ligação alfa
(1-4).Após uma média de 8 a 10 resíduos glicosilados
há uma ramificação contendo ligação alfa(1-6).Essas
moléculas de glicose que formam o glicogênio são
sintetizadas ou degradadas pela ação de enzimas
específicas para tal.
Os estoques de
glicogênio hepático aumentam durante o estado
alimentado e são esgotados durante o jejum.O glicogênio
muscular não é afetado por período curtos(alguns dias) de
jejum e só diminui moderadamente em jejuns
prolongados(semanas).O glicogênio muscular é sintetizado
para repor os estoques dos músculos,depois de terem sido
esgotados,por exemplo, após um exercício exaustivo.
Síntese de glicogênio
O glicogênio é sintetizado a partir das moléculas de glicose.O
processo ocorre no citosol e requer energia fornecida pelo ATP
(para a fosforilação da glicose) e pelo trifosfato de uridina (UTP).
Síntese de UDP- glicose
1. O UDP é a fonte de todos os resíduos que são ligados ao
glicogênio em formação. A UDP- glicose é sintetizada a
partir de glicose-1-fosfato e do UTP pela
UDP-glicose-pirofosfatase.
Síntese de um iniciador (segmento inicial) para a
síntese de glicogênio
2. A glicogênio sintase é responsável pela
formação das ligações alfa(1-4)no
glicogênio.Essa enzima não consegue iniciar
a síntese de cadeia homopolissacarídica
usando a glicose livre como aceptora de
uma molécula de glicose oriunda da
UDP-glicose.Ela só consegue se alongar
com cadeia de glicose já existentes.Na
ausência de fragmentos de glicogênio para
o alongamento do glicogênio,há a ligação
com uma proteína que é iniciadora do
glicogênio,a glicogenina.Esta proteína pode
servir como aceptora de resíduos de glicose
oriundos da UDP-glicose.O grupo hidroxila
da cadeia lateral de uma tirosina específica serve como local onde a unidade
glicosilação inicial é unida.A reação é catalisada pela própria glicogenina
(autoglicosilação),assim a glicogenina é uma enzima.A glicogenina catalisa a seguir
a transferência das próximas moléculas de glicose a partir da UDP-glicose,formando
uma cadeia curta de resíduos glicosila unidos por ligações alfa(1-4).Essa cadeia
curta serve como iniciador para receber futuros resíduos de glicose,sendo alongada
pela glicogênio sintase, como descrito a seguir.A glicogenina continua sendo o
núcleo do grânulo de glicogênio e continua associada a molécula.
Alongamento das cadeias do glicogênio pela glicogênio sintase
3. O alongamento de uma cadeia de glicogênio envolve a transferência de um resíduo
de glicose a partir da UDP-glicose para a extremidade não redutora da cadeia em
crescimento,formando uma nova ligação glicosídica entre a hidroxila e o carbono
anomérico(C1) da glicose ativada (UDP-glicose) e a hidroxila do carbono 4 do
resíduo glicosil aceptor.A extremidade não redutora:O carbono anomérico do açúcar
terminal está unido por uma ligação glicosídica a outro composto,tornando o
carbono terminal não redutor.A enzima responsável pela formação de ligações
alfa(1-4) do glicogênio é a glicogênio-sintase.
4.Formação das ramificações no glicogênio
Se nenhuma outra enzima agisse na molécula a cadeia de glicogênio seria linear,feita por
ligações alfa(1-4).Um composto com essas características em vegetais é denominado
amilose.O glicogênio é altamente ramificado e semelhante a uma árvore.Sendo assim, é
muito mais solúvel do que a cadeia linear de amilose.As ramifcacoes permitem que hajam
mais locais de inserção nas extremidades não redutoras.
I. Formação das ramificações:As ramificações são formadas pela “enzima de
ramificação” transglicosidade.Através dessa enzima transfere uma cadeia de 6 a 8
resíduos. A ramificação é feita com a ligação alfa(1-6) e as sínteses de glicose para
formar a glicogênio é feito pela glicogênio sintetase.
II. Formação de ramificações adicionais: Após o alongamento dessas duas
extremidades por ação da sintetase,os seus 6 a 8 resíduos glicosilados terminais
podem ser removidos e utilizados para formar outras ramificações.
Degradação do glicogênio - Glicogenólise
A via de degradação que mobiliza o glicogênio armazenado no fígado e no músculo
esquelético não é inverso das reações de síntese.Em vez disso,é necessário um conjunto
particular de enzimas citosólicas.Quando o glicogênio é degradado,o produto primário é a
glicose-1-fosfato,obtida pela clivagem das ligações glicosídicas alfa(1-4).Além disso,glicose
livre é liberada a partir de cada resíduo glicosila por ligações alfa(1-6).
A. Encurtamento de cadeias
A glicogênio-fosforilase cliva,sequencialmente,as ligações
glicosídicas alfa(1-4) entre os resíduos glicosilados,a partir das
extremidades não redutoras das cadeias de glicogênio,por meio de
fosforólise simples(produzindo glicose-1-fosfato) até que restem
quatro unidades glicosila em cada cadeia antes do ponto de
ramificação,essa estrutura é chamada de dextrina e a fosforilase
não consegue degradar.
B.Remoção das ramificações
As ramificações são removidas por duas atividades enzimáticas de
uma única proteína bifuncional,a enzima de desramificação -
transferase desramificadora.
C.Conversão de glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato
A glicose-1-fosfato,produzida pela glicogênio-fosforilase é
convertida no citosol em glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase.
No fígado, a glicose-6-fosfato é transposta e transformada em
glicose-6-fosfatase que é utilizada na última etapa da
neoglicogênese.Nos músculos, a glicose-6-fosfato não pode ser desfosforilada porque não
há presença da enzima glicose-6-fosfatase.Nesse caso, ela entra na via
glicolítica,fornecendo a energia necessária para a contração muscular.