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Glicogênio: Estrutura, Função e Regulação, Notas de estudo de Bioquímica

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB)Bioquímica

O glicogênio é a principal forma de armazenamento de glicose no organismo, servindo como reserva rápida de energia. Este documento aborda a estrutura, localização, função e regulação do glicogênio, incluindo a degradação e síntese deste composto. A documentação também detalha as enzimas envolvidas na degradação do glicogênio, como fosforilase e glicogenólise, e na síntese do glicogênio, como glicogênio sintase e glicogenina.

Tipologia: Notas de estudo

2019

Compartilhado em 22/10/2021

brunojlacerda
brunojlacerda 🇧🇷

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Introdução a Síntese e Degradação do
Glicogênio
O glicogênio é o estoque de energia rápida do organismo, ou seja, é a forma em que a
glicose, a principal fonte energética das células, obtida a partir do consumo de
carboidratos, é armazenada. É uma forma prontamente mobilizável de armazenamento
de glicose, Não é tão reduzido quanto os ácidos graxos, Reserva de energia/glicose
hidrofílica – precisa envelope de solvatação, É uma importante reserva alimentar por
várias razões:
• A degradação controlada de glicogênio e a liberação de glicose
• aumentam a quantidade de glicose disponível entre as refeições
• O glicogênio serve como um tampão para manter os níveis
• sanguíneos de glicose
• A glicose do glicogênio, quando liberada, ao contrário dos ác.
• graxos pode fornecer energia na ausência de oxigênio e pode
• assim ser um suprimento para atividade anaeróbia
Estrutura
O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia ramificada.A ligação glicosídica
principal é uma ligação α1→ 4 ( ligação de uma molécula de glicose a outra na cadeia
principal , de fato ). A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma ramificação contendo
uma ligação α1→ 6.
Uma molécula de glicogênio possui até 60.000 resíduos de glicose.
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Baixe Glicogênio: Estrutura, Função e Regulação e outras Notas de estudo em PDF para Bioquímica, somente na Docsity!

Introdução a Síntese e Degradação do

Glicogênio

O glicogênio é o estoque de energia rápida do organismo, ou seja, é a forma em que a glicose, a principal fonte energética das células, obtida a partir do consumo de carboidratos, é armazenada. É uma forma prontamente mobilizável de armazenamento de glicose, Não é tão reduzido quanto os ácidos graxos, Reserva de energia/glicose hidrofílica – precisa envelope de solvatação, É uma importante reserva alimentar por várias razões:

  • A degradação controlada de glicogênio e a liberação de glicose
  • aumentam a quantidade de glicose disponível entre as refeições
  • O glicogênio serve como um tampão para manter os níveis
  • sanguíneos de glicose
  • A glicose do glicogênio, quando liberada, ao contrário dos ác.
  • graxos pode fornecer energia na ausência de oxigênio e pode
  • assim ser um suprimento para atividade anaeróbia Estrutura O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia ramificada.A ligação glicosídica principal é uma ligação α1→ 4 ( ligação de uma molécula de glicose a outra na cadeia principal , de fato ). A cada oito a dez resíduos glicosil, existe uma ramificação contendo uma ligação α1→ 6. Uma molécula de glicogênio possui até 60.000 resíduos de glicose.

Nesta estrutura 2 ramificações externas de uma molécula de glicogênio, as glicoses da extremidade não redutoras são mostradas em vermelho e, a que começa uma ramificação em verde onde ocorre a ligação α1→ 6. O restante da molécula é representado por R.o glicogênio tem apenas uma extremidade redutora , há uma extremidade não redutora em cada ramificação. As unidades de glicose são mobilizadas por meio da remoção sequencial das extremidades não redutoras do glicogênio , enquanto o glicogênio tem apenas uma extremidade redutora , há uma extremidade não redutora em cada ramificação.

Onde é armazenado e função

  • É armazenado no fígado, músculo esquelético e rim
  • Está presente no citosol na forma de grânulos com diâmetros que vão de cerca de 10 a 40 nm. ( EXEMPLO FIGURA 1)
  • Nos grânulos de glicogênio contêm enzimas responsáveis por catalisar a síntese e a degradação do glicogênio (FIG.1) (FIG.1)
  • É encontrado no citoplasma de todas as células animais, sendo mais abundante no fígado e nos músculos esqueléticos. O glicogênio representa 10% do peso do fígado, já nos músculos esqueléticos apresenta 0,7% do seu peso. No entanto, há mais glicogênio nos músculos que no fígado, isso acontece porque a massa dos músculos é muito superior à do fígado. (Fig.1)
  • A função do glicogênio hepático é a manutenção da glicemia entre as refeições, ou seja, é uma reserva de glicose que pode ser exportada para outros órgãos (como o

Degradação do glicogênio: (Etapas)

  • Liberação de glicose- 1 - fosfato do glicogênio
  • Remodelação do substrato
  • Transformação da glicose- 1 - fosfato em glicose- 6 - fosfato. A glicogenólise que é a via de degradação/quebra do glicogênio , requer a ação de três enzimas , que participam das etapas para a quebra do glicogênio :
  1. Fosforilase catalisa a fosforólise do glicogênio , ou seja, permite a clivagem da ligação pela substituição de um grupo fosfato , produzindo glicose - 1 - fosfato.Catalisa a reação em que a ligação glicosídica α(1→4) da extremidade redutora do glicogênio é atacada por um fosfato inorgânico (Pi) e essa é removida em forma de α-D- glicose- 1 - fosfato. (Pág.7) fosforilase atua até encontrar um obstáculo: as ligações glicosídicas α-1,6, a partir daí é necessário a ação da enzima de desramificação do glicogênio , parao remodelamento do glicogênio. ( FIGURA)Um grupamento HPO4 ligado (vermelho) favorece a clivagem da ligação glicosídica por doar um próton ao glicogênio (n-1) que sai (em preto)
  • Esta reação resulta na formação de um carbocátion e é favorecida pela tranferência de um próton do grupamento fosfato protonado do pirodoxal fosfato ligado (azul).
  • A combinação do carbocátion (glicogênio) com o ortofosfato resulta na formação de glicose- 1 - fosfato. A importância da fosforilação na atividade da enzima fosforilase O(Ativadores /inibidores) Glicogênio fosforilase muscular a fosforilase músculo esquelético é um dímero que existe em 2 formas inter-conversíveis: uma geralmente ativa (a) e uma geralmente inativa(b). Cada uma delas existe em equlíbrio entre um estado mais ativo - relaxado (R) - e um menos ativos, o estado tenso (T). Porém, o equilíbrio para a fosforilase (a) favorece o estado R e para (b) favorece o estado T. A glicogênio fosforilase hepática diferentemente da enzima muscular, é insensível à presença de AMP porque o fígado não experimenta variações dramáticas na carga energética vistas nos músculos em contração. Regulação alostérica : a ligação de glicose à fosforilase (a) e desfosforilação pela fosfatase ativada via insulina desvia o equilíbrio para o estado T e inativa a enzima. Quando a fosforilase chega a ligação a(1-6) na ramificação , a enzima de desramificação precisa remover a ramificação , tornando , mais resíduos de glicose acessíveis a fosforilase. Remodelamento do Glicogênio ( Explicação da figura )
  • As ligações glicosídicas α-1,4 são clivadas pela fosforilase, deixando 4 glicoses ao longo de cada ramificação.
  • A transferase remaneja um bloco de 3 glicoses de um ramo externo para outro. A ligação glicosídica α-1,4 entre as glicoses em azul e verde é quebrada, e uma nova ligação α-1,4 é formada entre as glicoses azul e amarela.
  • A glicose verde é a seguir removida pela α-1,6 glicosidase,deixando uma cadeia linear com todas as ligações α-1,
  • A molécula livre de glicose é fosforilada pela hexocinase da via glicolítica
  • Ser utilizada como fonte deenergia para o metabolismo anaeróbio ou anaeróbio
  • Ser transformada em glicose livre no fígado e em seguida liberada para o sangue
  • Ser processada pela via pentose-fosfato gerando NADPH ou ribose numa gama de tecidos. A importância da glicogenólise no fígado e no músculo : FIGADO Função importante do fígado: manter um nível relativamente constante de glicose no sangue. Libera glicose para o sangue durante a atividade muscular e no intervalo entre as refeições para ser captado pelo cérebro e pelo músculo esquelético.A glicose fosforilada produzida pela degradação do glicogênio não pode difundir-se para fora das células. O fígado contém uma enzima hidrolítica - a glicose- 6 - fosfatase - que cliva a fosforila, formando glicose livre e ortofosfato. É a mesma enzima que libera glicose livre no final da gliconeogênese. A glicose- 6 - fosfatase está ausente na maioria dos outros tecidos. Em conseqüência, a glicose- 6 - fosfato é retida para a geração de ATP. A glicose é não é um alimento importante para o fígado. MUSCULAR Em momentos extremos, nos quais nosso organismo necessita de respostas imediatas, o glicogênio presente nos músculos estriados esqueléticos é rapidamente convertido em glicose e esta é oxidada para a produção de energia. A substância que permite a liberação imediata dessa reserva muscular é a epinefrina (adrenalina).

(O musculo e o tecido adiposo não conseguem converter a glicose- 6 - fosfato em glicose, pois não possuem a enzima glicose- 6 - fosfatase; por esse motivo, esses tecidos não fornecem glicose para o sangue.)

Síntese do glicogênio

  • Em 1957, Leloir e colaboradores mostraram que o glicogênio é sintetizado por uma via metabólica que utiliza uridina difosfato glicose (UDP-glicose) e não glicose- 1 - fosfato como doador de glicose ativada.
  • A UDP-glicose, doador de glicose na biossíntese de glicogênio, é uma forma de glicose ativada. A síntese de UDP-glicose (pela UDP-glicose pirofosforilase) é um exemplo de tema que aparece várias vezes em bioquímica: muitas reações de biossíntese são impulsionadas pela hidró
  • Novas unidades de glicose ativada são adicionadas aos terminais não redutores do glicogênio. Reação é catalisada pela enzima glicogênio sintase, que promove a formação de ligações glicosídicas tipo 1 - 4 lise de pirofosfato.
  • A glicose- 6 - fosfato é o ponto de partida da síntese do glicogênio. Ela pode ser derivada da glicose livre em uma reação catalisada pelas isoenzimas hexocinase I e hexocinase II no músculo e hexocinase IV no fígado: D-Glicose + ATP → D-glicose- 6 - fosfato + ADP
  • Em início a síntese, a enzima fosfoglicomutase converte a glicose- 6 - fosfato em glicose- 1 - fosfato: Glicose- 6 - fosfato ⇌ glicose- 1 - fosfato
  • A UDP-glicose-pirofosforilase converte a glicose- 1 - fosfato em UDP-glicose: Glicose- 1 - fosfato + UTP → UDP-glicose + PPi A UDP-glicose é o doador dos resíduos de glicose.
  • A glicogênio-sintase promove a transferência da glicose da UDP-glicose para uma extremidade não redutora de uma molécula ramificada de glicogênio. A glicosil-(4→6)-transferase forma as ligações α(1→6) encontradas nos pontos de ramificação do glicogênio. Essa enzima de ramificação catalisa a transferência de um fragmento composto de 6 a 7 resíduos de glicose, encontrados na extremidade não redutora que contêm ao menos 11 resíduos, para o grupo hidroxil C-6 de um resíduo que ocupa uma posição mais interna no mesmo ou em outra cadeia de glicogênio
    • A glicogênio-sintase pode ligar os resíduos adicionais à nova ramificação.

Glicogênio – regulação de síntese e degradação O metabolismo do glicogênio é regulado em parte pelas cascatas AMP cíclico disparadas por hormônios: (A) degradação do glicogênio, (B) síntese do glicogênio. (As formas inativas estão em vermelho e as ativas em verde.) A seqüência de reações que levam à ativação da proteína quinase A é a mesma na regulação da degradação e síntese do glicogênio. A fosforilase quinase também inativa a glicogênio sintase A regulação da proteína fosfatase 1 (PP1) : A fosforilação da RGI pela proteína quinase A dissocia a subunidade catalítica da partícula de glicogênio e portanto dos substratos da PP1. A inibição se completa quando a subunidade (I) do Inibidor é fosforilada e ligase a PP1 para inativá-la. Quando a glicemia é alta, a insulina estimula a síntese de glicogênio ao disparar uma via que ativa a proteína fosfatase 1. A insulina dispara uma cascata de reações que leva à ativação da proteína fosfatase 1, o que resulta no estímulo da síntese do glicogênio ena inibição de sua de sua degradação. O fígado é sensível à concentração da glicose no sangue - capta ou libera glicose correspondentemente. A glicose liga-se à glicogênio fosfatase a no fígado e a inibe, levando à dissociação e à ativação da proteína fosfatase 1 (PP1) da glicogênio fosforilase a. A PP1 livre desfosforila a glicogênio fosforilase e a glicogênio sintase b, conduzindo à inativação da degradação do glicogênio e à ativação da síntese deste.