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Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio; Identificar as enzimas e outros factores responsáveis pela regulação dessas vias; Explicar os.

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2 Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio; Identificar as enzimas e outros factores responsáveis pela regulação dessas vias; Explicar os processos de regulação do metabolismo do glicogénio e o seu papel na manutenção da glicémia.

3 Glicogénio Polímero de moléculas de glicose de tamanho variável.

4 Glicogénio Reserva energética nas células animais, funcionando como alternativa aos lípidos. Existe no citosol de todas as células do organismo, essencialmente no fígado e nos músculos esqueléticos. Libertado para o sangue e tecidos Consumo próprio

5 Importância do glicogénio Permite a acumulação de glicose nas células sem aumentar a pressão osmótica no seu interior. O fígado acumula a glicose sob forma de glicogénio quando há um aumento considerável da glicémia e liberta-a quando há uma diminuição, actuando, assim, como um regulador da glicémia no sangue. Nos músculos esqueléticos, a acumulação do glicogénio acontece durante o repouso e quando a glicémia está elevada.

6 Síntese de glicogénio (Glicogénese) 1.Fosforilação da glicose, originando a glicose -6-P. Hexocinase (músculo) Glucocinase (fígado) Hexocinase

7 Síntese de glicogénio (Glicogénese) 2.Glicose-6-P Glicose-1-P

8 Síntese de glicogénio (Glicogénese) 3.Glc-1-P + UTP UDP-glc + PPi

9 Síntese de glicogénio (Glicogénese) 4. Glicogénio(n) + UDP-glcGlicogénio(n+1) + UDP Glicosiltransferase (8 primeiras oses) Glicogénio sintase (restantes oses)

10 Glicogenina (primer) Glicogenina (tirosina 194) UDP-glucose Complexo glicogenina – Glicogénio Sintase Adição de + 7 resíduos de glicose Glicosiltransferase Glicogenina Continua alongamento da cadeia principal v Glicogénio Sintase

11 Ramificações Enzima responsável pela formação de ramificações: ( α1 - 4, α 1 - 6)-transglucosidase Enzima responsável pelo alongamento das ramificações: Glicogénio sintase Enzima responsável pela formação de ramificações: ( α1 - 4, α 1 - 6)-transglucosidase Enzima responsável pelo alongamento das ramificações: Glicogénio sintase Solubilidade e terminais não redutores Velocidade de síntese e degradação

12 Degradação do glicogénio (Glicogenólise) Neste mecanismo é necessária a acção conjunta de duas enzimas: Glicogénio fosforilase (degradação do glicogénio) Enzima desramificadora (remodulamento do glicogénio) Glicogénio Fosforilase

13 Glicogénio fosforilase Enzima principal na degradação de glicogénio Cliva as ligações α-1,4 pela adição de um ortofosfato (P i ) – fosforólise. Produz glicose-1-fosfato. O fosfato de piridoxal é um cofactor essencial.

14 Enzima desramificadora (amilo-1,6- glucosidase) A enzima desramificadora é uma enzima bifuncional: -Transferase -glucosidase (α 1 6) Transformação da dextrina limite, estrutura ramificada, numa estrutura linear.

15 Fosfoglucomutase Cataliza a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P

16 Regulação do metabolismo do glicogénio Glicogénio Glucose Glicogénio Fosforilase Glicogénio Sintase

17 Regulação do metabolismo do glicogénio Glicogénio Sintase Glicogénio Fosforilase Forma Activa (a) Forma Inactiva (b) Fosfatase Fosforilase Cinase Nota: Fosforilase Cinase – Fosforilação – Degradação do Glicogénio Fosfatase – Desfosforilação – Síntese do Glicogénio Fosfatase 1 (PP1) Enzimas principais Reguladas por : -Mecanismos alostéricos - Fosforilação reversível Associados a reacções enzimáticas em cadeia como resposta Aumento: [Ca 2+ ],[AMP] [Glucose] [Hormonas] Insulina Glucagina Adrenalina

18 Mecanismos de regulação do glicogénio MúsculoFígado Activação da glicogénio fosfatase Activação da glicogénio sintase Activação da glicogénio fosforilase Activação da glicogénio sintase Ca 2+ ATP Glucagina AMP Glicose 6-P GlicoseInsulina Adrenalina (cAMP) A glucagina e a adrenalina promovem a degradação do glicogénio: Activam o glicogénio fosforilase inactivam o glicogénio sintase A insulina activa uma proteína cinase que vai activar a PP1 Impede a degradação do glicogénio e favorece a sua síntese [Ca 2+ ]no citosol activam Fosforilase cinase Degradação do glicogénio

19 As alterações na actividade enzimática produzidas pelas proteínas cinases são reconvertidas por proteínas fosfatases PP1. Fosfatase 1 (PP1) Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na sua forma activa Acelera a síntese do glicogénio Inactiva a fosforilase cinase e a fosforilase pela desfosforilação destas enzimas Reverte os efeitos da cadeia de fosforilação Diminui a velocidade de degradação do glicogénio Fosfatase 1

20 Glicogénio Fosforilase É o foco da regulação feita Hormonas – fosforilação reversível Adrenalina Insulina Glucagina Efectores alostéricos que sinalizam o estado energético da célula AMP, ATP Glicose Glicose 6-P Glicogénio fosforilase Muscular Hepática + se AMP - se ATP - se [Glicose 6 –P] - se [glicose] insensível [AMP] Mantém a glicémia A sua activação implica a inactivação da glicogénio sintase O músculo utiliza glicose para produzir a sua energia própria

21 Hormonas – fosforilação reversível Libertação de Adrenalina Leva à formação de cAMP Activa glicogénio fosforilase Degradação de glicogénio Glicémia A adrenalina estimula de forma mais marcante o músculo. O fígado é estimulado pela glucagina. ExercícioStress Glicose

22 Insulina A insulina estimula a síntese do glicogénio por activar a PP1 Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na sua forma activa Acelera a síntese do glicogénio [Glicose] no sangue

23 DoençaEnzima DefeituosaÓrgão Afectado Glicogénio no órgão afectado Características Clínicas De Von Gierke Glicose 6-fosfatase ou sistema de transporte Fígado e Rim Quantidade Aumentada Dilatação maciça do fígado; atrasos do desenvolvimento; hipoglicémia grave De PompeA -1,4-GlicosidadeTodos Aumento maciço da quantidade Insuficiência cardiorespiratória; causa morte(<10 anos) De Cori Amilo – 1,6- glicosidade Músculo e Fígado Quantidade Aumentada = Von Gierke mas com evolução mais suave De Anderson Enzima RamificadoraFígado e BaçoQuantidade normal Cirrose progressiva do fígado; insuficiência hepática De McArdle FosforilaseMúsculo Quantidade aumentada Cãibras musculares dolorosas De HersFosforilaseFigado Quantidade aumentada = Von Gierke mas com evolução mais suave

24 Bibliografia Berg, J.M.; Stryer, L.; Tymozko, J.L. (2006).Biochemistry. 6ªedição, W. H. Freeman & Company. users.med.up.pt QUINTAS, Alexandre; PONCES Freire, Ana; HALPERN, Manuel; Bioquímica, Organização molecular da vida, lidel, pp MURRAY, Robert; GRANNER, Daryl; MAYES, Peter; RODWELL, Victor, Harpers Ilustrated Biochemistry, twenty-sixth edition, 2003


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