Metabolismo do Glicogênio

Um polissacarídio de reserva. Em vertebrados, glicogênio é encontrado no fígado e no músculo esquelético. Qual vantagem de armazenar a glicose na forma de glicogênio? OSMOLARIDADE.Se todo o glicogênio de um hepatócito estivesse 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

Glicogênio: forma polimérica da glicose, reserva energética de fácil mobilização

Estrutura Polímero ramificado de radicais de glicose Presente em grânulos no citoplasma Ligações α polímeros helicoidais abertos

Grânulos: contem 55.000 moléculas de glicose e 2000 extremidades não-reduzidas.

Polímero de glicose de cadeia linear.Ligações β filamentos retos, formando fibrilas estruturais

Celulose

Glicídios Redutores e Não-Redutores

Redutores: possuem grupos aldeídos e cetonas livres na cadeia que atuam como agentes redutores (sofrem oxidação, doam elétrons). Não – redutores (ex. sacarose) possuem esses grupamentos interligados. Tornam-se redutores ao sofrerem hidrólise (quebra).

O que define estocar energia ou não?

Glicogênese

Pós prandial, aumento de glicose sanguínea

Geração de UDP-Glicose e pirofosfato, que é rapidamente degradado pela pirofosfatase inorgânica (reação irreversível).

Glicose + ATP Glicose6P + ADP + H+

Glicose6P Glicose1P

Glicose1P + UTP UDP-G + PPi

hexoquinase

fosfoglicomutase

UDP-glicose pirofosforilase

1ª Etapa: formação da UDP-glicose a partir da glicose-1-fosfato pela UDP-Glicose pirofosforilase

Transfere glicosil da UDP-G para OH do C4 terminal.

2ª Etapa: síntese de glicogênio catalisada pela enzima Glicogênio sintase.

Por isso é necessário um primer para a criação de uma primeira cadeia glicosídica para começar a geração da molécula de glicogênio. Essa função é exercida pela proteina glicogenina.

Apenas em cadeias com 4 oses ou mais.

GlicogeninaPossui um

oligossacarídeo de unidades de glicose

α-1,4 ligadas ao átomo de oxigênio de

um radical tirosina

3ª Etapa: Enzima ramificadora

A Glicogênio sintase só é capaz de alongar a cadeia formando ligações α-1,4, esta 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. O novo ponto de ramificação tem que estar pelo menos 4 oses de distância de um preexistente.A Glicogênio sintase continua alongando a cadeia, concomitantemente a enzima ramificadora catalisando sua reação.

Cadeia com pelo menos 11 oses

7 resíduos glicosil

4 resíduos glicosil

Efeito biológico: glicogênio mais solúvel e aumento das extremidades não redutoras

Glicogenólise

Exercícios, intervalo entre refeições: baixa de glicose plasmática

GlicogenóliseQuebra do glicogênio realizada pela retirada sucessiva de glicose.

O glicogênio é a reserva imediata de glicose em nosso organismo. Em situações de exercício, intervalos entre as refeições e durante o sono, este polímero é degradado para suprir as necessidades de glicose em nosso corpo.

A degradação do glicogênio se dá a partir dos terminais não redutores da molécula e é uma fosforólise catalisada pela enzima

Glicogênio fosforilase

Catalisa a remoção sequencial de radicais glicose da extremidade não redutora da molécula de glicogênio, quebrando as ligações α-1,4. A clivagem fosforolítica do glicogênio é energeticamente vantajosa: quebra da ligação do C1 do resíduo glicosil e a fosforilação deste. Capaz de quebrar a ligação e fosforilar a glicose.Reação de hidrólise, fosforilação seria a custas de ATP (gastando energia para o tal)Glicogênio Fosforilase, presença de um cofator, o piridoxal fosfato (grupo prostético: piridoxal fosfato (derivado da vit B6).

Glicogênio Fosforilase: acontece em cadeia apenas nas ligações α-1,4.

Quebra das ligações α-1,6: enzima desramificadora.

2 funções catalíticas: transferase e a α-1,6 glicosidase.

Transferase: transfere os 3 resídos glicosils anteriores ao glicosil que forma a ligação α-1,6 para a cadeia principal do glicogênio.

(α-1,6) glicosidase: quebra a ligação α-1,6 por hidrólise, gerando glicose.

A cadeia de glicogênio está linear, sem nenhum impedimento para a ação catalítica da glicogênio fosforilase.

Hidrólise

No fígado: glicose é liberada para a corrente sanguinea. No músculo: glicose é fosforilada pela hexoquinase e entra na via glicolítica.

Destino da glicose

Destino da glicose1P

Transformada em glicose6P em ambos pela enzima Fosfoglicomutase.

No músculo a glicose6P entra na via glicolítica, porém no fígado ele tem outro destino.

Fosfoglicomutase

Glicose-6-fosfatase

Presente principalmente no fígadoEstá localizada no lado lumial da membrana do Retículo

Endoplasmático Rugoso

O ciclo de Cori ou via glicose-lactato-glicose consiste na conversão da glicose em lactato, produzido em tecidos musculares durante um período de privação de oxigênio, seguida da conversão do lactato em glucose, no fígado.

Ciclo de Cori

Regulação do metabolismo do Glicogênio

InsulinaSinaliza estado alimentado.Produzido nas Ilhotas Langerhans (células especializadas - beta).Atuação: Fígado, músculos e tecido adiposo

GlucagonSinaliza o estado de jejum. Produzido pelas células alfa. Atuação: Fígado.

EpinefrinaLiberado em momentos de estresse ou exercício.Produzido pelo Sistema nervoso central e supra-renais.

Hormônios

Glicogênese Glicogenólise

Enzimas que modulam fluxo do metabolismo de glicogênio

(Caseina cinase II)

(Glicogênio sintase cinase 3)

(Fosfoproteína fosfatase 1)

Glicogênese

Glicose plasmática

Glicogenólise

Glicose plasmática

Glicogênio Sintase

(PKA)

(PP1)Glicogênio Fosforilase(inativa)

Glicogênio Fosforilase(ativa)

Glicogênio Fosforilase Reg. covalente

Glicogênese

Glicose plasmática

GlicogenóliseGlucagon, epinefrina

Insulina

Glicose plasmática

Glicogênio Fosforilase Reg. alostérica

Glicose plasmáticaNo fígado a Glicogênio fosoforilase atua como sensor de glicose.

Amplificação dos sinais hormonais em diferentes tecidos promove rápida

resposta no metabolismo do glicogênio

Regulação hormonal do metabolismo de glicogênio hepático (Glucagon-jejum e Epinefrina-stress)

GlucagonEpinefrina

Epinefrina

Regulação neuroendócrina (simpática e hormonal) do metabolismo do glicogênio muscular

(Epinefrina-stress e Acetil Colina (Ach))

Regulação do metabolismo de glicogênio hepático e muscular pela Insulina

(Caseina cinase 2)

(Glicogênio sintase cinase 3)

(Fosfoproteína fosfatase 1)

Miócitos ajudam a remover glicose do

sangue aumentando a entrada de glicose

(síntese de glicogênio e glicólise)