Metabolismo do Glicogênio

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

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.

Celulose Polímero de glicose de cadeia linear. 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 (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

1ª Etapa: formação da UDP-glicose a partir da glicose-1-fosfato pela UDP-Glicose pirofosforilase Glicose + ATP Glicose6P + ADP + H+ Glicose6P Glicose1P Glicose1P + UTP UDP-G + PPi hexoquinase fosfoglicomutase UDP-glicose pirofosforilase Geração de UDP-Glicose e pirofosfato, que é rapidamente degradado pela pirofosfatase inorgânica (reação irreversível).

2ª Etapa: síntese de glicogênio catalisada pela enzima Glicogênio sintase. Apenas em cadeias com 4 oses ou mais. Transfere glicosil da UDP-G para OH do C4 terminal. 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.

Glicogenina Possui 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.

Efeito biológico: glicogênio mais solúvel e aumento das extremidades não redutoras Cadeia com pelo menos 11 oses 7 resíduos glicosil 4 resíduos glicosil

Glicogenólise Exercícios, intervalo entre refeições: baixa de glicose plasmática

Glicogenólise Quebra 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

Destino da glicose Destino da glicose1P No fígado: glicose é liberada para a corrente sanguinea. No músculo: glicose é fosforilada pela hexoquinase e entra na via glicolítica. Destino da glicose1P Transformada em glicose6P em ambos pela enzima Fosfoglicomutase.

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

Presente principalmente no fígado Glicose-6-fosfatase Presente principalmente no fígado Está localizada no lado lumial da membrana do Retículo Endoplasmático Rugoso

Ciclo de Cori 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.

Regulação do metabolismo do Glicogênio

Hormônios Insulina Glucagon Epinefrina 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.

Enzimas que modulam fluxo do metabolismo de glicogênio Glicogênese Glicogenólise Enzimas que modulam fluxo do metabolismo de glicogênio

(Glicogênio sintase cinase 3) (Fosfoproteína fosfatase 1) (Caseina cinase II) (Glicogênio sintase cinase 3) (Fosfoproteína fosfatase 1) Glicogênio Sintase Glicose plasmática Glicogênese Glicose plasmática Glicogenólise

Glicogênio Fosforilase Reg. covalente Glicose plasmática Glicose plasmática Glicogenólise Glicogênese Glucagon, epinefrina (PKA) (PP1) Glicogênio Fosforilase (inativa) Glicogênio Fosforilase (ativa) Insulina

Glicogênio Fosforilase Reg. alostérica No fígado a Glicogênio fosoforilase atua como sensor de glicose. Glicose plasmática

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) Glucagon Epinefrina Epinefrina

(Epinefrina-stress e Acetil Colina (Ach)) 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

(Glicogênio sintase cinase 3) (Fosfoproteína fosfatase 1) (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)