Degradação do glicogênio (glicogenólise)
Estrutura do glicogênio Ligação glicosídica (1-4) Extremidade não-redutora Extremidade redutora Ligação 1-6 Ligação glicosídica (1-6) Extremidade não-redutora
DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO Quando o organismo está em períodos de jejum, ou no músculo durante atividade intensa, o glicogênio é degradado. O glicogênio hepático é degradado produzindo glicose livre, que é exportada para o sangue para manter a glicemia (concentração de glicose sanguínea) nos períodos entre as refeições e jejum noturno. No músculo o glicogênio é degradado para fornecer energia para a contração muscular.
As unidades de glicose dos ramos externos da molécula de glicogênio endógeno entram na via glicolítica por ação seqüencial de duas enzimas: a fosforilase do glicogênio e a enzima de desramificação.
Glicogênio Fosforilase do glicogênio : cliva as ligações alfa-1,4 entre os resíduos glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias de glicogênio por fosforólise. Esta reação ocorre durante a mobilização intracelular do glicogênio armazenado e é diferente da hidrólise das ligações glicosídicas pela amilase (degradação intestinal do amido ou do glicogênio exógeno). O piridoxal fosfato é o doador de Pi
A fosforilase do glicogênio age repetitivamente nas extremidades não-redutoras das ramificações do glicogênio, até que seja atingido 4 resíduos de uma ramificação (16). A continuação da degradação só ocorre depois da ação da enzima de desramificação, que catalisa 2 reações sucessivas. Primeiro, a atividade de transferase muda um bloco de três resíduos de glicose do ponto de ramificação para uma extremidade não-redutora, e aí são presos por uma ligação (14). O único resíduo de glicose que permanece no ponto de ramificação unido por ligação (16) é liberado como glicose pela atividade (16) glicosidase da enzima de desramificação.
Hidrolisada pela glucose-6-fosfatase A glicose-1-fosfato, o produto final das reações da fosforilase do glicogênio é convertida em glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase, que catalisa a reação reversível: Glicose-1-fosfato Glicose-6-fosfato Via glicolítica Hidrolisada pela glucose-6-fosfatase No músculo No fígado – libera glicose livre
Síntese do glicogênio Quando há glicose livre em excesso (após as refeições), ela é convertida em formas poliméricas para armazenamento. Nos mamíferos: glicogênio Nos vegetais: amido
Síntese do glicogênio Utiliza como precursor uma forma ativada da glicose e gasta 2 ATP por glicose incorporada O substrato para a síntese do glicogênio é a UDP-glicose. O ponto de início é a glicose-6-fosfato. Glicose + ATP Glicose-6-fosfato + ADP A glucose-6-fosfato é convertida em glicose-1-fosfato pela fosfoglicomutase: Glicose-6-fosfato Glicose-1-fosfato fosfoglicomutase
Formação do nucleotídeo de açucar A UDP-glicose é formada a partir da glicose-1-fosfato pela UDP- glicose pirofosforilase Formação do nucleotídeo de açucar UTP ou ATP UDP-glicose pirofosforilase Glicose-1-P + O H HO OH CH2 N HN CH3 O- P -O UTP UDP-glicose CH2OH 1 2 3 4 5 6 Uracil Pirofosfato (PPi) Pirofosfatase 2 Fosfato (Pi) Marca o açúcar para a síntese de glicogênio
SÍNTESE DO GLICOGÊNIO A UDP-glicose doa os resíduos de glicose para a formação enzimática do glicogênio catalisada pela glicogênio sintase. A glicogênio sintase promove a transferência de um resíduo glicosil da UDP-glicose para uma extremidade não-redutora da molécula de glicogênio. As unidades de glicose são unidas por ligações -1,4.
A glicogênio sintase trasfere resíduos de glicose do UDP-glicose para a OH do C4 em uma das extremidade não redutoras do glicogênio ao primer de glicogênio formando ligações glicosídicas 1-4 O H HO OH CH2OH 1 2 3 4 5 6 Cadeia de glicogênio (n glicose) UDP-glicose P O H HO OH CH2 O- N HN CH3 CH2OH 1 2 3 4 5 6 -O Uracil Extremidade redutora O H HO OH CH2OH 1 2 3 4 5 6 Cadeia de glicogênio (n + 1 glicose) + UDP Glicogênio sintase Carbono 4, extremidade não redutora
Os pontos de ramificação são formados por uma enzima ramificadora do glicogênio A amilo (1,4 1,6 )- transglicosilase (enzima ramificadora) transfere um segmento de 7 resíduos da extremidade de uma cadeia para um grupo OH do C6 de um resíduo de glicose na mesma cadeia ou em outra cadeia de glicogênio HO O O O O O O O O O O O Primer de glicogênio HO O HO O O O O O O O O Primer de glicogênio
Como se principia uma nova cadeia de glicogênio? A glicogênio sintase só consegue iniciar a síntese de glicogênio a partir de um molde pré-existente Como se principia uma nova cadeia de glicogênio? A solução está na proteína glicogenina, que funciona como um molde inicial ao qual o primeiro resíduo de glicose é ligado e também como catalisadora para uma molécula nascente com até 8 unidades de glicose.
Glicogenina 1. A glicogenina inicia a síntese do glicogênio. Na primeira etapa da síntese de glicogênio uma tirosina glicosiltransferase liga um resíduo de glicosse ao grupo OH da Tyr 194 da proteína glicogenina. 2. A glicogenina forma um complexo com a glicogênio sintase 3. A glicogenina aumenta por autocatálise a cadeia de glicano em até sete resíduos adicionais doados pela UDP-glicose, formando uma primer de glicogênio. 4. A glicogênio sintase dissocia-se da glicogenina e continua a estender a cadeia de glicogênio nascente.