MC_6. Síntese e degradação de glicogénio; 6.1. Estrutura do glicogénio; 6.2. Etapas do metabolismo de glicogénio e função da glicogenia; etc etc até ao 6.6 Flashcards
Como é constituído o glicogénio, como e aonde é armazenado.
A maior parte do glicogénio existe no fígado e musculo. O glicogénio é sintetizado após
uma refeição devido ao excesso de glucose. O glicogénio é altamente ramificado, onde as
moléculas de glucose estão ligadas através de ligações alfa 1-4. No ponto de ramificação existe
uma ligação do tipo alfa 1-6. O glicogénio é armazenado sob a forma de grânulos no citosol. Para armazenar glucose livre nas células, a pressão osmótica seria muito elevada, logo utiliza-se glicogénio. O elevado nº de extremidades do glicogénio permite que a sua síntese/degradação seja mais rápida e aumenta a solubilidade.
De uma maneira sucinta, como funciona o glicogénio como uma fonte de energia.
É uma fonte rápida de energia via metabolismo aeróbio ou anaeróbio. No metabolismo anaeróbio as células depois da glicólise realizam fermentação láctica enquanto que no metabolismo aeróbio depois da glicólise fazem ciclo de Krebbs, respiração aeróbia etc. O glicogénio do fígado é possível de ser degradado e manter os níveis de glucose no sangue durante quase 24 h. Esgota-se no fígado ao fim de 12-24h de jejum, e nos músculos ao fim de 1h de exercício físico vigoroso, para produção de energia. (Fígado > jejum > manter a glicemia; Músculo > exercício intenso > produção de ATP)
Que vantagens existe no armazenamento da glucose como glicogénio.
Evitar problemas osmóticos (Nas células [glicogénio]=0.01 μM > se fosse livre teríamos [glucose]=400 mM não exerce pressão osmótica, pois teríamos muita água a entrar > lise);
Em termos de estrutura: todas as extremidades são extremidades não redutoras/livres; a glucose quando é adicionada para a formação do glicogénio, é adicionada a extremidade não redutora. As extremidades são benéficas, pois permite que haja uma grande libertação/degradação (bem como no momento de adição) de glucose a uma velocidade superior. A degradação é sequencial, sai 1 de cada vez.
Como variam os níveis de glicogénio no fígado ao longo do dia?
No pequeno almoço, os níveis de glicogénio aumentam, os carbohidratos da dieta, nomeadamente a glucose, vão ser armazenados. Se não se comer mais nada até à próxima refeição, estado de jejum, no fígado vai acontecer a diminuição do glicogénio hepático. Após outra refeição vemos a produção de um novo pico seguida de diminuição e numa terceira ingestão e alimento, volta a aumentar os níveis de glicogénio no fígado.
Qual a importância da UDP-glicose na glicogénese e como é que é formada?
No caso do fígado e no caso dos músculos, parte da glucose não vai entrar na glicólise, vai ser armazenada sob a forma de glicogénio e, para isso, numa primeira etapa, a glucose-6-P é convertida em glucose-1-P (glucocinase), esta vai ser de seguida associada a um nucleótido formando UDP-glucose (reação catalisada por UDP-glucose pirofosforilase, basicamente é uma enzima que transfere a glucose para o UDP); o importante da reação é o substrato da enzima seguinte, a ligação do carbono do açúcar vai permitir a ativação do açúcar (ligação do tipo éster-fosfato) e vai facilitar a reação seguinte que vai ser a transferência desta glucose para glicogénio que está a ser formado; a reação desta pirofosforilase é intrinsecamente reversível, no entanto, esta etapa acaba por se tornar irreversível pelo facto do pirofosfato que é formado nesta etapa ser imediatamente destruído por ação da pirofosfatase, vai ser convertido em P inorgânico (livre). Etapa irreversível devido à hidrólise do pirofosfato. Reação favorecida por interações não covalentes
Como é que a enzima glicogénio sintetase usa a UDP-Glicose?
A glucose-6-fosfato é convertida em glucose-1-P, que por ligação ao UTP forma-se UDP-glucose (através da UDP-glucose pirofosforilase) com a
libertação de pirofosfato sendo catalisada por pirofosfatase libertado dois fosfatos inorgânicos (PROCESSOS IRREVERSÍVEIS). A UDP-glucose é
incorporada no glicogénio pela glicogénio sintetase, sendo libertado UDP.
A glicogénio sintetase só adiciona ligações do tipo alfa 1-4 na extremidade não redutora do glicógenio, aumentando o tamanho das cadeias lineares. Esta enzima é ativada alostericamente por glucose-6-P (após uma refeição) e também por desfosforilação devido á sinalização por insulina.
Como é que o glicogénio é ramificado?
enzima ramificadora. A sua função é introduzir ramos no polímero do glicogénio.
3 resíduos de Glc a amarelo, sendo o último amarelo o resíduo nº 4 desde o core do glicogénio. Quando a cadeia desde o centro contem ~11 resíduos de Glc a enzima de ramificação vai clivar a ligação α-1,4 entre o 4º e o 5º resíduo e vai (branco e amarelo) e vai catalisar a transferência do fragmento terminal de 6-7 resíduos de Glc de uma extremidade não redutora para o grupo hidroxilo do C6 de outra Glc, gerando uma nova ramificação α-1,6.
Quando isto acontece, em cada uma destas extremidades, entra em ação, a glicogénio sintetase e vai adicionar glucoses, formando ligações α-1,4 e aumentando o tamanho destas cadeias, quando elas chegam aos 11, a enzima ramificadora atua, criando novas extremidades livres. Aumenta o no de extremidades não redutoras (para ação da glicogénio sintetase e da glicogénio fosforilase -degradação do glicogénio).
O polímero vai crescendo alterando-se a atividade da enzima glicogénio sintetase e a enzima ramificadora.
Qual protéina é de extrema importância para o síntese do glicogénio?
glicogenina.
Como é que a glicogenina ínicia a glicogénese e como é que esta é continuada.
A glicogenina está envolvida na génese do glicogénio, autoglicosila-se num resíduo de
tirosina e quando existe uma cadeira com 6 moléculas de glucose, vai funcionar como um género de primer onde vão funcionar as outras enzimas.
O que é a glicogenólise?
Mecanismo inverso à síntese: degradação
Importante distinguir em que situações é degradado nos músculos e em que situações é degradado no fígado. O mecanismo é exatamente o mesmo, os sinais/regulação é que vão ser diferentes.
Como funciona a glicogenólise?
A glicogénio fosforilase é especifica para cortar ligações alfa 1-4, corta 1 a 1 e usa fosfato inorgânico para fosforilar a glucose. Esta
enzima é ativada AMP e inibida por ATP nos músculos. Além disto é inibida por glucose no fígado. É ativada por fosforilação.
A enzima desramificadora remove uma ramificação e tem atividade de transferase. A glicogénio fosforilase só atua até 4 resíduos
antes da ramificação. A enzima ramificadora transfere 3 resíduos para a cadeia linear e atua também como alfa 1,6- glucosidade, cortando este tipo de ligação, e cortando o resíduo de glucose que faltava.
Como é regulada a glicogenólise?
Em termos de regulação deste metabolismo temos novamente 2 níveis de regulação diferentes. Regulação alostérica e regulação hormonal (glicogénio fosforilase ativada por fosforilação). No caso da regulação alostérica é necessário distinguir o fígado do caso do músculo onde há ativação pelo AMP e inibida por ATP, quando há falta de energia > degradação glicogénio > ativação da glicogénio fosforilase, GF. No fígado, há uma inibição da GF por glucose, se há muita glucose disponível o fígado vai armazenar (síntese e não degradar glicogénio).
Como acaba a degradação do glicogénio?
Continuando a degradação do glicogénio, por ação da glicogénio fosforilase o que se forma é glucose-1-fosfato que de seguida vai ser transformada em glucose-6-fosfato por ação da enzima fosfoglucomutase é uma enzima que catalisa ou promove uma alteração no carbono que está fosforilado, permitindo a transferência do grupo fosfato.
O mecanismo de ação desta enzima: enzima possui um resíduo de serina, ele próprio fosforilado, a transferência do grupo P do carbono 1 para o 6 ocorre em 2 etapas: o grupo fosfato do resíduo de serina é transferido para a posição 6, temos um intermediário que está fosforilado quer no carbono 1 quer no carbono 6; este grupo P que está na posição 1 vai ser transferido para a serina da própria enzima (enzima 1º cede ao C6 e depois vai receber do C1)
De que maneiras diferentes a glucose-6-p é convertida em glucose livre, conforme o órgão aonde se realiza, na glicogenólise?
De uma maneira geral, esta glucose-6-P, no caso do fígado vai ser convertida em glucose livre, vai ser desfosforilada por ação da enzima glucose-6-fosfatase; no caso dos músculos vai entrar na glicólise com o objetivo de produção de ATP.
As degradações iniciam-se de forma diferente conforme os estímulos e sinais.
Glicogenólise no Fígado
* ativada durante o jejum / hipoglicemia (efeitos do glucagon)
* glucose libertada para o sangue (Glc-6 desfosforila)
Glicogenólise nos Músculos
* ativada durante o exercício físico (efeitos do AMP, cálcio -sai do retículo para o citosol- e epinefrina/adrenalina)
* Glucose-6-P entra na glicólise para produção de ATP
Problemas causados por defeciência nas enzimas da glucogenólise:
Deficiência na glicogénio fosforilase, isoforma afetada:
Hepática > aumento da hipoglicemia (durante o jejum) e acumulação de glicogénio (aumento pq a síntese está normal, mas degradação está comprometida, logo o balanço é favorável/acumulação em caso extremo)
Muscular > acumulação do glicogénio pq não é degradado, diminui a produção de ATP pela via da glicólise, porque a glicose > muito menor resistência e miopatia (problemas musculares na generalidade)
(Fermentação lática só ocorre após a glicólise e não produz ATP)
