Metabolismo do Glicogénio

SO14FMUC

Bioquimica I2009/2010

Grupo 9

Alexandra CarvalhoCatarina LopesCatarina ElzenCatarina PatronilloCátia FerreiraCátia SantaCláudia Silva

Objectivos

Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio;

Identificar as enzimas e outros factores responsáveis pela regulação dessas vias;

Explicar os processos de regulação dometabolismo do glicogénio e o seu papel na manutenção da glicémia.

Glicogénio• Polímero de moléculas de glicose de tamanho variável.

Glicogénio Reserva energética nas células animais, funcionando como alternativa aos lípidos.

Existe no citosol de todas as células do organismo, essencialmente no fígado e nos músculos esqueléticos.

Libertado para o sangue e tecidos

Consumo próprio

Importância do glicogénio Permite a acumulação de glicose nas células sem aumentar a

pressão osmótica no seu interior.

O fígado acumula a glicose sob forma de glicogénio quando há um aumento considerável da glicémia e liberta-a quando há uma diminuição, actuando, assim, como um regulador da glicémia no sangue.

Nos músculos esqueléticos, a acumulação do glicogénio acontece durante o repouso e quando a glicémia está elevada.

Síntese de glicogénio (Glicogénese)

1. Fosforilação da glicose, originando a glicose -6-P.

Hexocinase (músculo)

Glucocinase (fígado)

Hexocinase

Síntese de glicogénio (Glicogénese)

2. Glicose-6-P Glicose-1-P

Glc-6-P Glc-1-P

Fosfoglucomutase

Síntese de glicogénio (Glicogénese)

3. Glc-1-P + UTP UDP-glc + PPi

UDP-glucose pirofosforilase

Síntese de glicogénio (Glicogénese)

4. Glicogénio(n) + UDP-glc↔Glicogénio(n+1) + UDP

Glicosiltransferase (8 primeiras oses)Glicogénio sintase (restantes oses)

Glicogenina (primer)

Glicogenina(tirosina 194)

UDP-glucose

Complexo glicogenina –

Glicogénio Sintase

Adição de +7 resíduosde glicose

Glicosiltransferase

Glicogenina

Continua alongamento da cadeia principal

vGlicogénio

Sintase

Ramificações

Enzima responsável pela formação de ramificações:• (α1 - 4, α1 - 6)-transglucosidase

Enzima responsável pelo alongamento das ramificações:• Glicogénio sintase

Solubilidade e terminais não redutoresVelocidade de síntese e degradação

Degradação do glicogénio (Glicogenólise)

Neste mecanismo é necessária a acção conjunta de duas enzimas:

Glicogénio fosforilase (degradação do glicogénio) Enzima desramificadora (remodulamento do

glicogénio)

Glicogénio Fosforilase

Glicogénio fosforilase

Enzima principal na degradação de glicogénio Cliva as ligações α-1,4 pela adição de um ortofosfato (Pi) –

fosforólise. Produz glicose-1-fosfato. O fosfato de piridoxal é um cofactor essencial.

Enzima desramificadora (amilo-1,6- glucosidase)

A enzima desramificadora é uma enzima bifuncional:- Transferase- glucosidase (α 1→6)

Transformação da “dextrina limite”, estrutura ramificada,

numa estrutura linear.

Fosfoglucomutase

• Cataliza a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P

Regulação do metabolismo do glicogénio

Glicogénio

Glucose

GlicogénioFosforilase

GlicogénioSintase

Regulação do metabolismo do glicogénio

GlicogénioSintase

GlicogénioFosforilase

Forma Activa (a) Forma Activa(a)

Forma Inactiva (b) Forma Inactiva (b)

FosfataseFosfataseFosforilase Cinase Fosforilase Cinase

Nota:Fosforilase Cinase – Fosforilação – Degradação do GlicogénioFosfatase – Desfosforilação – Síntese do Glicogénio

Fosfatase 1 (PP1)

Enzimas principais

Reguladas por :- Mecanismos

alostéricos- Fosforilação reversível

Associados a reacções enzimáticas em cadeia

como resposta

Aumento:[Ca2+],[AMP] [Glucose][Hormonas]

InsulinaGlucaginaAdrenalina

Mecanismos de regulação do glicogénio

Músculo FígadoActivação da glicogénio fosfatase

Activação da glicogénio sintase

Activação da glicogénio fosforilase

Activação da glicogénio sintase

↑Ca 2+ ↑ATP Glucagina↑AMP ↑Glicose 6-P ↓Glicose Insulina

↑Adrenalina (cAMP)

A glucagina e a adrenalina promovem a degradação do

glicogénio:

Activam o glicogénio fosforilase inactivam o

glicogénio sintase

A insulina activa uma proteína cinase que

vai activar a PP1

Impede a degradação do glicogénio e favorece

a sua síntese

↑[Ca 2+ ]no citosol activam

Fosforilase cinase

Degradação do glicogénio

As alterações na actividade enzimática produzidas pelas proteínas cinases são reconvertidas por proteínas fosfatases PP1.

Fosfatase 1 (PP1)

Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na

sua forma activa

Acelera a síntese do glicogénio

Inactiva a fosforilase cinase e a fosforilase pela desfosforilação

destas enzimas

Reverte os efeitos da cadeia de fosforilação

Diminui a velocidade de degradação do glicogénio

Fosfatase 1

Glicogénio FosforilaseÉ o foco da regulação feita

Hormonas – fosforilação reversívelAdrenalinaInsulinaGlucagina

Efectores alostéricos que sinalizam o estado energético da célula

AMP, ATP GlicoseGlicose 6-P

Glicogénio fosforilase

Muscular Hepática

+ se ↑AMP- se ↑ ATP- se ↑ [Glicose 6 –P]

- se ↑[glicose] insensível [AMP]

Mantém a glicémia

A sua activação implica a inactivação da glicogénio sintase

O músculo utiliza glicose para

produzir a sua energia própria

Hormonas – fosforilação reversível

Libertação de Adrenalina

Leva à formação de cAMP

Activa glicogénio fosforilase

↑ Degradação de glicogénio

↑Glicémia

A adrenalina estimula de forma mais marcante o músculo. O fígado é estimulado pela glucagina.Exercício Stress ↓ Glicose

Insulina

A insulina estimula a síntese do glicogénio por activar a PP1

Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na

sua forma activa

Acelera a síntese do glicogénio

↓ [Glicose] no sangue

Doença Enzima Defeituosa Órgão Afectado

Glicogénio no órgão afectado

CaracterísticasClínicas

De Von Gierke

Glicose 6-fosfatase ou sistema de transporte

Fígado e Rim Quantidade Aumentada

Dilatação maciça do fígado; atrasos do desenvolvimento; hipoglicémia grave

De Pompe A -1,4-Glicosidade Todos Aumento maciço da quantidade

Insuficiência cardiorespiratória; causa morte(<10 anos)

De Cori Amilo – 1,6-glicosidade

Músculo e Fígado

Quantidade Aumentada

= Von Gierke mas com evolução mais suave

De Anderson Enzima Ramificadora Fígado e Baço Quantidade normal

Cirrose progressiva do fígado; insuficiência hepática

De McArdle Fosforilase Músculo Quantidade

aumentadaCãibras musculares dolorosas

De Hers Fosforilase Figado Quantidade aumentada

= Von Gierke mas com evolução mais suave

Doenças de armazenamento do Glicogénio

Bibliografia Berg, J.M.; Stryer, L.; Tymozko, J.L. (2006).Biochemistry. 6ªedição, W. H.

Freeman & Company.

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QUINTAS, Alexandre; PONCES Freire, Ana; HALPERN, Manuel; Bioquímica, Organização molecular da vida, lidel, pp430-438

MURRAY, Robert; GRANNER, Daryl; MAYES, Peter; RODWELL, Victor, Harper’s Ilustrated Biochemistry, twenty-sixth edition, 2003