AULA3 Glicogenioeamido2011

Amido e Glicogênio

Prof. Dr. Julio Cezar Franco de Oliveira juliunifesp@yahoo.com.br

Unidade Curricular: Bioquímica Metabólica, 1º semestre de 2011 UNIFESP – Campus Diadema

Carboidratos (CHO)

Carboidratos (CHO)

Simples

Eleva os níveis de glicose sanguíneo

Depende da insulina para entrar nas células

Quando consumo excede a utilização é armazenado nas células adiposas

Complexos

Requerem maior tempo para a degradação

Produção menor e resposta diminuida na glicose sanguínea

AMIDO

- É um polímero de glicose (+

de

1400

moléculas

de

glicose)

- Reserva energética vegetal

- Encontrado

em

frutos,

sementes, caules e raízes

- Detectado pelo corante à

base de iodo denominado

Lugol.

O Amido:

É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal, depositado nos cloroplastos ou amiloplastos.

Formado por moléculas de glicose ligadas entre si através de numerosas ligações a (1,4) e poucas ligações a (1,6), ou "pontos de ramificação" da cadeia

Sua molécula é muito linear, e forma hélice em solução aquosa.

AMILOSE: Cadeias lineares de residuos de glicose unidos pelos carbonos 1 e 4.

AMILOPECINA: Contém cadeias lineares semelhantes à amilose, porém mais curtas, 24-30 unidades de glicose, e contendo ramificações formadas por ligações 1 e 6.

No amido, a amilose representa entre 20% e 25% do total e a amilopectina os restantes 75% a 80%.

Ligação glicosídica (1-4) Ligação glicosídica (1-6)

Estrutura do glicogênio e

do amido

Parte da molécula do amido Ligação α-1,4 Ligação α-1,6

+

=

Digestão de carboidratos

REGULAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE A Glicose no sangue é regulada por interações complexas de

diversas vias metabólicas moduladas por hormônios: - Glicólise: glicose em piruvato

- Glicogenólise: glicogênio em glicose e outros produtos - Glicogênese: glicose em glicogênio

- Gliconeogênese/Neoglicogênese: formação de glicose a partir de fontes não glicídicas como aa, glicerol ou lactato

Armazenamento de Glicídios

375 a 475 g

Glicogênio muscular

275 g

Glicogênio hepático

100 - 120 g

Glicose sanguínea

15 - 20 g

GLICOGÊNIO

- Formado por cerca de 30.000 moléculas de glicose

- Polissacarídeo de reserva energética animal e de fungos

- Em animais é encontrado principalmente no fígado e nos músculos

O Glicogênio:

É o polissacarídeo de reserva da célula animal

Muito semelhante ao amido, possui um número bem maior de ligações alfa (1,6), o que confere um alto grau de ramificação à sua molécula

Os vários pontos de ramificação constituem um importante impedimento à formação de uma estrutura em hélice

O glicogênio hepático é degradado produzindo glicose, que é exportada para manter a glicemia no períodos entre as refeições, particularmente no jejum noturno.

O glicogênio muscular gera energia para a fibra muscular. Em contração intensa, quando a demanda energética ultrapassa o aporte de oxigênio, o

glicogênio é convertido em lactato. Em anaerobiose relativa, apenas os carboidratos podem servir

como substrato para a obtenção de ATP, pois lipídios e aminoácidos só podem ser degradados aerobicamente.

Glicogênese

• É o processo bioquímico que transforma a glicose em

glicogênio

• Ocorre virtualmente em todos os tecidos animais, mas é proeminente no fígado e músculos (os músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio do que o fígado em razão de sua grande massa).

• O músculo armazena apenas para o consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia rápida

• O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos quando há a diminuição da glicose sangüínea (hipoglicemia).

• O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição.

Quando as células já estão supridas de ATP, a glicose ao invés de seguir a via glicolítica Vai para outro caminho que armazena a glicose na forma de glicogênio que é um

polissacarídeo, a esta via chamamos de glicogênese.

Síntese de Glicogênio

A síntese de glicogênio utiliza como precursor uma forma ativada de glicose (UDP-Glicose) e gasta 2 ATPs por glicose incorporada

Glicogênese

Glucose-6-phosphate

Fosfoglicomutase

Glucose-1-phosphate

Uridine diphosphate glucose

Glicogênio sintase

Glycogen

UDP-Glicose pirofosfosforilase

Uridina difosfato glicose: UDP-G Glicogênio

Glicose-6-fosfato

A glicose 1-P, por si não é suficientemente ativada para se combinar glicosidicamente, para isto deve receber uma carga adicional de energia na forma de UDP que é equivalente ao ATP.

Glicogênio sintetase: é a enzima marca passo da glicogenese, fazendo a polimerização, ou seja, faz a ligação do tipo 1,4 entre as moléculas de glicose.

A enzima ramificadora transfere uma cadeia de 5 a 8 resíduos glicosil da extremidade não-redutora da cadeia do glicogênio (quebrando a ligação 1,4) para outro resíduo na cadeia, unindo-a por meio de uma ligação alfa 1,6.

Glicogênio sintase Glicose

• O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-glicose; • A enzima Glicogênio Sintase necessita de um “primer”, ou

seja, um resíduo por onde começar, o qual deve ser formado por pelo menos quatro moléculas de glicose;

• A proteína Glicogenina é a responsável pela formação desta pequena cadeia (aceptora). A ela se liga o primeiro resíduo de glicose.

• A Glicogênio Sintase se liga à cadeia de glicogenina (que permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose), estendendo a cadeia.

• Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a enzima Glicogênio Sintase é deslocada.

As ramificações aumentam o número de extremidades não-redutoras às quais se podem acrescentar novos resíduos glicosil, aumentando a velocidade em que podem ocorrer a síntese de degradação de glicogênio.

O alongamento de uma cadeia de glicogênio envolve a transferência de um resíduo de glicose a partir da UDP-Glicose para a extremidade não-redutora da cadeia em crescimento, formando uma nova ligação glicosídica entre a hidroxila do carbono anômero (carbono 1) da glicose ativada (UDP-Glicose) e a hidroxila do carbono 4 do resíduo glicosil aceptor.

Glicogenólise

• É o processo bioquímico que transforma o glicogênio em glicose.

• O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para a obtenção de glicose para entrar nas rotas oxidativas visando a obtenção de energia.

• A glicogenólise possui controle endócrino (hormonal).

• O glicogênio é degradado pela ação conjunta de duas

enzimas: Glicogênio fosforilase e enzima

desramificadora.

• Os estímulos possuem como segundo mensageiro o AMP cíclico (cAMP), que é formado a partir do ATP sob ação da enzima adenilato-ciclase (inativa até que haja o estímulo hormonal).

A G-1-P é convertida em G-6-P no citosol pela

fosfoglicomutase. No fígado a G-6-P é transportada para o retículo endoplasmático (RE) pela G-6-P

Translocase.

Nesta estrutura há a conversão G-6-P em Glicose pela

G-6 fosfatase. A glicose resultante é, então, transportada para fora do RE até o citosol. Os hepatócitos liberam

as moléculas de glicose derivadas do glicogênio no sangue, para ajudar a manter os níveis sanguíneos de glicose.

No músculo a G-6-P não pode ser desfosforilada devido à ausência de G-6 fosfatase. Em vez disso, ela entra na

via glicolítica, fornecendo energia necessária para a contração muscular.

Regulação do Metabolismo de Glicogênio

• A Glicogênio Fosforilase é uma enzima alostérica que aparece em duas formas: uma ativa (alfa=a) e outra inativa (beta=b)

Devido à importância da manutenção dos níveis de glicose no sangue, a síntese e a degradação do glicogênio, forma de armazenamento da glicose, são firmemente reguladas

Diminuindo a glicemia, o hormônio peptídico Glucagon é secretado. Ele ativa a degradação do Glicogênio, liberando glicose e, ao mesmo tempo, inibindo a síntese de Glicogênio.

O Glucagon se liga aos receptores na membrana plasmática e tem o seu sinal transduzido (mediado) por uma proteína G, a enzima Adenilato Ciclase que forma o segundo mensageiro cAMP.

O cAMP se liga na proteína quina A (PKA) e a ativa. A PKA tem vários locais de ação: ela transforma através de fosforilação a forma ativa da glicogênio-sintase em inativa. em outros locais a PKA converte a forma inativa da glicogênio fosforilase em ativa, através de fosforilação.

Se o nível de cAMP cair novamente, são ativadas as fosfatases, que

desfosforilam diversas fosfoproteínas, fazendo cessar a degradação de glicogênio e colocando novamente em funcionamento a síntese de glicogênio.

Ao contrário do Glucagon, o hormônio peptídico Insulina aumenta a síntese e inibe a degradação de glicogênio. A insulina diminui os níveis de cAMP através da ativação

da cAMP-fosfodiesterase.

Degradação e Síntese de Glicogênio

Percurso da glicogênese e glicogenólise no fígado

Degradação: Glicogênio Fosforilase “a” ativa (fosforilada) Glicogênio Fosforilase “b” inativa

Síntese: Glicogênio sintase ativa

Glicogênio sintase inativa (fosforilada)

Proteína fosfatase Proteína quinase Proteína fosfatase cAMP Insulina Glucagon

Escolha a única resposta correta:

Adrenalina e glucagon apresentam qual dos seguintes efeitos sobre o metabolismo do glicogênio no fígado ?

A. A síntese líquida de glicogênio é aumentada

B. A glicogênio-fosforilase é ativada, enquanto a glicogênio-sintase é inativada. C. Tanto a gliocogênio-fosforilase quanto a gliocogênio-sintase são ativadas,

mas em taxas significativamente diferentes.

D. A gliocogênio-fosforilase é inativada, ao passo que a glicogênio-sintase é ativada.

E. A proteína quinase dependente de cAMP é ativada, ao passo que a fosforilase-quinase é inativada.

Descreva os detalhes bioquímicos que levam às doenças de armazenamento de glicogênio

Ver livro Voet (2002) página 448 e 449 (capítulo 15)

Citar os hormônios que estimulam ou inibem a síntese de glicogênio no fígado e no músculo e mostrar seu modo de ação.

Porque o glicogênio estocado no músculo não é mobilizado para a manutenção da glicemia sanguínea?