Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise

1. Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica II

2. ESTADO ABSORTIVO/ALIMENTADO • Período: 2 a 4hs após a ingesta dos alimentos. • Hormônio regulador: INSULINA • Neste período ocorrem aumentos transitórios das concentrações plasmáticas de glicose, aminoácidos e triglicerídios • - aumento dos níveis séricos de insulina • - queda dos níveis séricos de glucagon • Período anabólico (síntese de TG, glicogênio e proteínas) • Tecidos usam glicose - ATP • Alterações do metabolismo do fígado, tecido adiposo, • músculos e cérebro

3. ESTADO JEJUM • Período: duração variável - Jejum inicial: média até 14hs - Jejum prolongado: Acima de 14hs • Hormônio regulador: GLUCAGON • Jejum  ingestão inadequada ou insuficiente de nutrientes ou situações Clínicas • Ausência de alimento = baixo nível de aa, glicose e TG no sangue: - aumento dos níveis séricos de glucagon - queda dos níveis séricos de insulina

4. ESTADO JEJUM • Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e proteínas) • Tecidos usam preferencialmente AG - (exceto cérebro-glicose) • Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, músculos e cérebro • Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea • Somente 1/3 proteínas corporais podem ser empregadas para produzir energia sem comprometer funções vitais.

5. PÂNCREAS Ilhotas de Langerhans ( ~15-25% das céls. das Ilhotas) ( ~70-80% das céls. das Ilhotas) ( ~5% das céls. das Ilhotas)

6. ESTADO JEJUM • Período catabólico (degrad. de TG, glicogênio e proteínas) • Alterações no metabolismo do fígado, tecido adiposo, músculos e cérebro • Necessidade de manter os níveis de glicose sangüínea • Somente 1/3 proteínas corporais podem ser empregadas para produzir energia sem comprometer funções vitais.

7. GLICOGÊNIO • ESTRUTURA: • Formam grânulos citoplasmáticos distintos que contêm a maioria das enzimas necessárias para a síntese e degradação do glicogênio • O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia ramificada • A ligação glicosídica principal é uma ligação α1→ 4 • A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma ramificação contendo uma ligação α1 → 6

8. GLICOGÊNIO

9. GLICOGÊNIO • SÍNTESE: • Moléculas de glicose-6-fosfato (G6P) • A G6P é convertida a G1P pela fosfoglicomutase, na presença de UTP, que liga-se ao difosfato de uridina (UDP): UDP-glicose, fonte de todos os resíduos glicosil que são adicionados à molécula de glicogênio em formação • A UDP-glicose é então sintetizada a partir da G1P e UTP, pela UDP - glicose pirofosforilase • O pirofosfato (PPi) (2º produto da reação) é hidrolisado a 2 (Pi) pela pirofosfatase

10. GLICOGÊNIO Fosfoglicomutase

11. UDP-glicose pirofosforilase

12. GLICOGÊNESE • SÍNTESE: • A glicogênio sintase é responsável por catalisar as ligações α1→ 4 no glicogênio • Na ausência de iniciador, a proteína glicogenina atua como um receptor de resíduos de glicose: o grupo hidroxila de uma cadeia lateral específica de Tyr serve como sítio, no qual a unidade inicial glicosil é ligada. • A reação é catalisada pela sintase iniciadora do glicogênio • O alongamento da cadeia envolve a transferência de glicose da UDP-glicose à extremidade não redutora da cadeia em crescimento, formando uma ligação glicosídica

13. GLICOGÊNESE LIGAÇÃO ALFA 1,4 LIGAÇÃO ALFA 1,6

14. GLICOGÊNESE

15. GLICOGÊNESE • SÍNTESE: • As ramificações da cadeia são sintetizadas pela enzima amilo-(1,4→1,6)-transglicosidase (enzima ramificadora) • Transferir uma cadeia de cinco a oito resíduos glicosil da extremidade não-redutora da cadeia linear a outro resíduo da cadeia, ligando-o por uma ligação α1→6 • Ambas as cadeias podem ser alongadas pela glicogênio sintase

16. GLICOGÊNIO

17. Fosfoglicomutase GLICOGÊNIO Glucose-1-phosphate Glucose-6-phosphate Glicogênio sintase Uridine diphosphate glucose Glycogen

18. GLICOGENÓLISE • A rota degradativa não é uma reversão das reações sintéticas • O produto primário é a G1P, obtida pela hidrólise das ligações glicosídicas α1→ 4 • Glicose livre é liberada a partir da ligações α1→ 6 • A glicogênio fosforilase cliva as ligações α1→ 4 entre os resíduos glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias de glicogênio por simples fosforólise • A fosfotransferase degrada sequencialmente as cadeias de glicogênio em suas extremidades não-redutoras até que restem quatro unidades glicosil em cada cadeia, antes de um ponto de ramificação, resultando em uma dextrina

19. Glicogênio fosforilase

20. GLICOGENÓLISE • As ramificações são removidas por duas reações enzimáticas de uma mesma enzima: - A glicosil transferase remove os três resíduos glicosil externos ligados a uma ramificação e transfere-os à extremidade não-redutora de outra cadeia aumentando seu comprimento - A seguir, o resíduo isolado de glicose restante unido por uma ligação α1→ 6 é removido hidroliticamente pela α1→ 6 -glicosidase, liberando glicose livre - Dessa forma, a cadeia está disponível para degradação pela glicogênio fosforilase até 4 unidades glicosil da próxima ramificação

21. GLICOGENÓLISE

22. GLICOGENÓLISE

23. GLICOGENÓLISE Desramificação do glicogênio pela enzima desramificadora

24. GLICOGENÓLISE/Remoção das ramificações • A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula - A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia e disponibilidade de substrato estão elevados - A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos - No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente ativada pela G6P quando esta está presente em concentração elevada - A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula

25. GLICOGENÓLISE/Regulação • A glicogênio sintase e a glicogênio fosforilase respondem aos níveis de metabólitos e necessidades de energia da célula - A síntese de glicogênio é estimulada quando os níveis de energia e disponibilidade de substrato estão elevados - A degradação do glicogênio é aumentada quando os níveis de energia e suprimentos disponíveis de glicose estão baixos • No estado pós-alimentar, a glicogênio sintase é alostericamente ativada pela G6P quando esta está presente em concentração elevada • A glicogênio fosforilase é alostericamente inibida pela G6P, bem como pelo ATP, um sinal de alta energia na célula

26. GLICOGENÓLISE/GLICOGÊNESE Almoço Janta café da manhã [ ] glicogênio hepático 8hs. 12hs. 16hs. 20hs. 4hs. 8hs. Glicose ingerida Glicogenólise hepática Glicose utilizada (g/h) gliconeogênese 0 8 16 24 2 dias 20 dias (TEMPO EM JEJUM)

27. GLICONEOGÊNESE • Síntese de glicose a partir de diferentes substratos • Rota essencialmente de JEJUM • 90% Hepática, 10% renal • Produz Glicose para ser lançada a circulação • Mantém a glicemia em níveis mínimos normais • IMPORTANTE: Qualquer substrato da via gliconeogênica deve ter no mínimo 3 Carbonos, logo o Acetil CoA (2C) NÃO é substrato para esta via. • Substratos utilizados: - Lactato - Aas gliconeogênicos - Glicerol - Propionato

28. GLICONEOGÊNESE

29. GLICONEOGÊNESE

30. GLICONEOGÊNESE