Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio; Identificar as enzimas e outros factores...
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Metabolismo do Glicogénio
SO14FMUC
Bioquimica I2009/2010
Grupo 9
Alexandra CarvalhoCatarina LopesCatarina ElzenCatarina PatronilloCátia FerreiraCátia SantaCláudia Silva
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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.
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Glicogénio• Polímero de moléculas de glicose de tamanho variável.
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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
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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.
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Síntese de glicogénio (Glicogénese)
1. Fosforilação da glicose, originando a glicose -6-P.
Hexocinase (músculo)
Glucocinase (fígado)
Hexocinase
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Síntese de glicogénio (Glicogénese)
2. Glicose-6-P Glicose-1-P
Glc-6-P Glc-1-P
Fosfoglucomutase
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Síntese de glicogénio (Glicogénese)
3. Glc-1-P + UTP UDP-glc + PPi
UDP-glucose pirofosforilase
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Síntese de glicogénio (Glicogénese)
4. Glicogénio(n) + UDP-glc↔Glicogénio(n+1) + UDP
Glicosiltransferase (8 primeiras oses)Glicogénio sintase (restantes oses)
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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
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Ramificações
Enzima responsável pela formação de ramificações:• (α1 - 4, α1 - 6)-transglucosidase
Enzima responsável pelo alongamento das ramificações:• Glicogénio sintase
Solubilidade e terminais não redutores
Velocidade de síntese e degradação
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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
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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.
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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.
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Fosfoglucomutase
• Cataliza a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P
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Regulação do metabolismo do glicogénio
Glicogénio
Glucose
GlicogénioFosforilase
GlicogénioSintase
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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
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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
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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
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Glicogénio Fosforilase
É 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
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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
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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
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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
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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