Aula 4
Metabolismo do
glicogênio
Glicogênio
•
Forma polimérica da glicose, reserva energética de fácil mobilização
•
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 0,4 M. Quando armazenada sob a forma de glicogênio, a mesma
massa de glicose tem concentração de 0,01 μM
Estrutura do glicogênio
•
•
•
Polímero ramificado de radicais de
glicose
Presente em grânulos no citoplasma
Ligações α  polímeros helicoidais
abertos
Estrutura do glicogênio
• Ligações α  polímeros helicoidais abertos
Celulose
• Ligações β  filamentos retos, formando fibrilas estruturais
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: Possuem esses grupamentos interligados. Exibem a extremidade redutora
ao sofrerem hidrólise (quebra).
Glicogênese
Pós prandial, aumento de glicose sanguínea
1ª Etapa: Formação da UDP-glicose a partir da glicose-1-fosfato pela UDP-Glicose
pirofosforilase
Enzima: UDP-Glicose pirofosforilase
O pirofosfato gerado é rapidamente
degradado pela pirofosfatase inorgânica
(reação irreversível).
2ª Etapa: Formação de polímero inicial de glicose
Enzima: Glicogenina
• Possui um oligossacarídeo de
unidades de glicose α-1,4
ligadas ao átomo de oxigênio de
um radical tirosina
• Inicia a polimerização de 8
unidades de glicose
3ª Etapa: Síntese de glicogênio a partir de um polímero primário
Enzima: Glicogênio sintase
4ª Etapa: Ramificações da cadeia
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.
Consequência biológica: Glicogênio mais solúvel e aumento das extremidades não redutoras
Cadeia com pelo menos 11 oses
7 resíduos glicosil
4 resíduos glicosil
Estrutura do glicogênio
Glicogenólise
Exercícios, intervalo entre refeições: baixa de glicose plasmática
Glicogenólise
Quebra do glicogênio realizada pela retirada sucessiva de glicose.
Enzima: Glicogênio fosforilase
Glicogênio fosforilase
Catalisa a remoção sequencial de radicais glicose da extremidade não redutora da
molécula de glicogênio, quebrando as ligações α-1,4.
Enzima desramificadora
Resolve as ligações α-1,6!
• 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.
Hidrólise
• A cadeia de glicogênio está linear,
sem nenhum impedimento para a
ação
catalítica
da
glicogênio
fosforilase.
Glicogenólise
glicosidase
Produto final:
Glicose 1-P
Produto da glicogenólise: Glicose-1-fosfato
• Precisa ser convertida a glicose-6-fosfato
para ter função biológica:
 No fígado: glicose é liberada para a
corrente sanguinea.
 No músculo: glicose é direcionada para a
via glicolítica.
Destino da glicose1P
Produção de Glicose-6-fosfato
Enzima fosfoglicomutase
Destino da glicose-6-fosfato de hepatócitos
• Quebra de glicogênio: momentos de demanda energética
• O que o fígado fará com a glicose 6-fosfato gerada?
Destino da glicose-6-fosfato de hepatócitos
• Quebra de glicogênio: momentos de demanda energética
• O que o fígado fará com a glicose 6-fosfato gerada?
Retirar o fosfato para que a glicose saia da célula!
Em momentos de demanda energética:
Ciclo de Cori
Glicose
O Ciclo de Cori ou Via glicose-lactatoglicose 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.
Regulação do metabolismo do
glicogênio
Hormônios
Insulina
• Sinaliza estado alimentado.
• Produzido nas Ilhotas Langerhans
(células especializadas - beta).
• Atuação: Fígado, músculos e
tecido adiposo
Glucagon
• Sinaliza o estado de jejum.
• Produzido pelas células alfa.
• Atuação: Fígado.
Epinefrina
• Liberado em momentos de
estresse ou exercício.
• Produzido pelo Sistema nervoso
central e supra-renais.
Regulação do metabolismo do glicogênio
Enzimas reguladas
Glicogênese
Glicogenólise
Glicogênio Sintase
↑ Glicose plasmática
Glicogênese
↓ Glicose plasmática
Glicogenólise
(Caseina cinase II)
(Glicogênio sintase
cinase 3)
(Fosfoproteína fosfatase 1)
Regulação da Glicogênio Sintase por insulina
Glicogênio Fosforilase
↑ Glicose plasmática
Glicogênese
↓ Glicose plasmática
Glicogenólise
Lembrando que:
músculo não responde
a glucagon!
Glicogênio Fosforilase
↑ Glicose plasmática
Glicogênese
Em hepatócitos:
• A glicogênio fosforilase de hepatócitos possui um sítio
para ligação de glicose, que atua como um sensor do
estado nutricional.
• Na presença de glicose, a fosforilase expõe o sítio onde
há fosforilação, permitindo a ação da fosforilase.
Regulação hormonal do metabolismo de glicogênio hepático e muscular
(Glucagon = jejum e Epinefrina = estresse)
Glucagon
Epinefrina
Regulação hormonal do metabolismo de glicogênio hepático e muscular
(Insulina = alimentado)